特許 7648728 カメラパラメータ演算装置、該方法、該プログラムおよび該記録媒体、ならびに、河川水流測定装置、該方法、該プログラムおよび該記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-10

(45)【発行日】2025-03-18

(54)【発明の名称】カメラパラメータ演算装置、該方法、該プログラムおよび該記録媒体、ならびに、河川水流測定装置、該方法、該プログラムおよび該記録媒体

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/60 20230101AFI20250311BHJP

   H04N 23/62 20230101ALI20250311BHJP

   H04N 23/90 20230101ALI20250311BHJP

   G01P 5/18 20060101ALI20250311BHJP

【ＦＩ】

H04N23/60

H04N23/60 500

H04N23/62

H04N23/90

G01P5/18 F

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023212070

(22)【出願日】2023-12-15

【審査請求日】2024-12-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514248031

【氏名又は名称】株式会社ハイドロ総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100111453

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 智

(72)【発明者】

【氏名】南 良忠

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 誠

(72)【発明者】

【氏名】藤田 一郎

【審査官】堀井 康司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１８９０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２３／００７６５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平５－０１４７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７９９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２８６７３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ５／２２２－５／２５７

Ｈ０４Ｎ ２３／００

Ｈ０４Ｎ ２３／４０－２３／７６

Ｈ０４Ｎ ２３／９０－２３／９５９

Ｇ０１Ｐ ５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の基準面からの第１高さ、第１光軸の第1方向および第１撮像光学系の第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、前記第１カメラとは異なる第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像との、前記被写体が重複する第１および第２画像領域に基づいて前記第１および第２カメラ間の視差を求め、前記第１光軸の第１方向および前記求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向処理部と、
前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像それぞれから、互いに対応する第１および第２線分を、少なくとも２組、設定する対応線分処理部と、
前記第１高さ、前記第１光軸の第1方向、前記第１撮像光学系の第１焦点距離、前記方向処理部で求めた第２光軸の第２方向、ならびに、前記対応線分処理部で設定した前記少なくとも２組の第１および第２線分に基づいて前記第２カメラのカメラパラメータを求めるカメラパラメータ処理部とを備える、
カメラパラメータ演算装置。

【請求項2】

前記方向処理部は、
前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像間で互いに対応する各対応点を探索する対応点探索部と、
前記対応点探索部で探索した各対応点に基づいて前記視差を求める視差演算部と、
前記第１光軸の第１方向および前記視差演算部で求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向演算部とを備える、
または、
前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像それぞれで互いに対応する各対応点の入力を受け付ける入力部と、
前記入力部で受け付けた各対応点に基づいて前記視差を求める視差演算部と、
前記第１光軸の第１方向および前記視差演算部で求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向演算部とを備える、
請求項１に記載のカメラパラメータ演算装置。

【請求項3】

前記対応線分処理部は、
前記第１および第２画像のうちの少なくとも一方を表示する表示部と、
前記第１および第２画像のうちの一方において、前記第１および第２線分のうちの一方として入力線分の入力を受け付ける入力部と、
前記第１および第２画像のうちの他方において、前記入力部で受け付けた前記入力線分に対応する対応線分を抽出する抽出部とを備える、
または、
前記第１および第２画像を表示する表示部と、
前記第１および第２線分の入力を受け付ける入力部とを備える、
請求項１に記載のカメラパラメータ演算装置。

【請求項4】

前記少なくとも２組の第１および第２線分は、３組以上の第１および第２線分であり、
前記カメラパラメータ処理部で求める第２カメラのカメラパラメータは、第２カメラにおける、前記基準面からの第２高さおよび第２撮像光学系の第２焦点距離であり、
前記カメラパラメータ処理部は、線分の長さを、前記第２高さおよび前記第２焦点距離に基づいて求める演算式を用いて、前記少なくとも２組の第１および第２線分の各長さに対する誤差が最小となるように前記第２カメラのカメラパラメータを求める、
請求項１に記載のカメラパラメータ演算装置。

【請求項5】

所定の基準面からの第１高さ、第１光軸の第1方向および第１撮像光学系の第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、前記第１カメラとは異なる第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像との、前記被写体が重複する第１および第２画像領域に基づいて前記第１および第２カメラ間の視差を求め、前記第１光軸の第１方向および前記求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向処理工程と、
前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像それぞれから、互いに対応する第１および第２線分を、少なくとも２組、設定する対応線分処理工程と、
前記第１高さ、前記第１光軸の第1方向、前記第１撮像光学系の第１焦点距離、前記方向処理工程で求めた第２光軸の第２方向、ならびに、前記対応線分処理工程で設定した前記少なくとも２組の第１および第２線分に基づいて前記第２カメラのカメラパラメータを求めるカメラパラメータ処理工程とを備える、
カメラパラメータ演算方法。

【請求項6】

コンピュータを、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のカメラパラメータ演算装置として機能させるためのカメラパラメータ演算プログラム。

【請求項7】

請求項６に記載のカメラパラメータ演算プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【請求項8】

請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のカメラパラメータ演算装置と、
河川の表面を前記第２カメラで撮像した時系列に連続した複数の表面画像それぞれを、前記カメラパラメータ演算装置で求めた前記第２カメラのカメラパラメータに基づいてオルソ補正して複数の補正表面画像を生成するオルソ補正部と、
前記オルソ補正部で生成した複数の補正表面画像に基づいて前記河川の表面における表面流速を求める流速処理部とを備える、
河川水流測定装置。

【請求項9】

前記少なくとも２組の第１および第２線分は、前記第２カメラに対して前記河川の手前岸に設定された１組の第１Ａおよび第２Ａ線分、前記第２カメラに対して前記河川の奥岸に設定された１組の第１Ｂおよび第２Ｂ線分、および、前記河川の幅方向に沿って設定された１組の第１Ｃおよび第２Ｃ線分を含む３組以上の第１および第２線分である、
請求項８に記載の河川水流測定装置。

【請求項10】

前記流速処理部で求めた表面流速、前記河川の横断面の形状、および、前記河川の水位に基づいて、前記河川の流量を求める流量処理部をさらに備える、
請求項８に記載の河川水流測定装置。

【請求項11】

前記第１および第２カメラと、
前記第１カメラにおける前記第１光軸の前記第１方向を測定する方向測定部とをさらに備える、
請求項８に記載の河川水流測定装置。

【請求項12】

請求項５に記載のカメラパラメータ演算方法と、
河川の表面を前記第２カメラで撮像した時系列に連続した複数の表面画像それぞれを、前記カメラパラメータ演算方法で求めた前記第２カメラのカメラパラメータに基づいてオルソ補正して複数の補正表面画像を生成するオルソ補正工程と、
前記オルソ補正工程で生成した複数の補正表面画像に基づいて前記河川の表面における表面流速を求める流速処理工程とを備える、
河川水流測定方法。

【請求項13】

コンピュータを、請求項８に記載の河川水流測定装置として機能させるための河川水流測定プログラム。

【請求項14】

請求項１３に記載の河川水流測定プログラムを記録し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、カメラパラメータを求めるカメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法、カメラパラメータ演算プログラムおよびその記録媒体、ならびに、これを用いた河川水流測定装置、河川水流測定方法、河川水流測定プログラムおよびその記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

カメラによって撮像された画像に基づいて、前記画像に写り込んだ物体に関する所定の諸量を求める場合、いわゆるカメラパラメータが必要である。このカメラパラメータには、一般に、例えばカメラの撮像光学系（結像光学系）における焦点距離および収差等の内部パラメータと、例えば前記撮像光学系の光軸方向およびカメラの位置（投影中心の３次元位置）の外部パラメータとがある。このようなカメラパラメータは、一般に、画像に写り込むように、３次元座標値の既知な標定点を表す部材を、６箇所以上、配置し、画像に写り込んだ６個以上の標定点に基づいて算出される。このような標定点を用いた方法では、標定点の設置に手間や時間がかかり、また、撮像対象（被写体）によっては標定点が設置し難い場合があることから、標定点を用いずにカメラパラメータを求めることが望まれる。このような技術として、例えば特許文献１に開示されたカメラ校正装置がある。

【0003】

この特許文献１に開示されたカメラ校正装置は、カメラによって世界座標空間が撮影された画像の画像平面において、それぞれが前記世界座標空間における基準平面に対する法線ベクトルであり、且つ、互いに同じ長さを有する第１世界座標空間内法線ベクトルおよび第２世界座標空間内法線ベクトルにそれぞれ対応する、第１画像平面内法線ベクトルおよび第２画像平面内法線ベクトルを取得する取得部と、前記第１画像平面内法線ベクトルの第１始点および第１終点ならびに前記第２画像平面内法線ベクトルの第２始点および第２終点にそれぞれ対応する４つの射影的奥行きをベクトル要素とする射影的奥行きベクトルを算出する、射影的奥行き算出部と、前記算出された射影的奥行きベクトルと、前記第１始点および第１終点にそれぞれ対応する第１画像平面内始点ベクトルおよび第１画像平面内終点ベクトルならびに前記第２始点および前記第２終点にそれぞれ対応する第２画像平面内始点ベクトルおよび第２画像平面内終点ベクトルとに基づいて、前記カメラの内部パラメータおよび外部パラメータを算出する、カメラパラメータ算出部と、を具備する。このカメラ校正装置では、第１および第２世界座標空間内法線ベクトルには、その［００１６］段落によれば、水平面に対して垂直に延びるビルまたは棚等の辺が用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第７１５１８７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、前記特許文献１に開示されたカメラ校正装置は、標定点を用いずにカメラパラメータを求めるために、上述したように、画像に、ビルや棚等の、水平面に対して垂直に延びる物体が写り込んでいる必要があり、撮像対象に制約がある。

【0006】

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、撮像対象の制約をより低減できるカメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法、カメラパラメータ演算プログラムおよびその記録媒体、ならびに、これを用いた河川水流測定装置、河川水流測定方法、河川水流測定プログラムおよびその記録媒体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるカメラパラメータ演算装置は、所定の基準面からの第１高さ、第１光軸の第1方向および第１撮像光学系の第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、前記第１カメラとは異なる第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像との、前記被写体が重複する第１および第２画像領域に基づいて前記第１および第２カメラ間の視差を求め、前記第１光軸の第１方向および前記求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向処理部と、前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像それぞれから、互いに対応する第１および第２線分を、少なくとも２組、設定する対応線分処理部と、前記第１高さ、前記第１光軸の第1方向、前記第１撮像光学系の第１焦点距離、前記方向処理部で求めた第２光軸の第２方向、ならびに、前記対応線分処理部で設定した前記少なくとも２組の第１および第２線分に基づいて前記第２カメラのカメラパラメータを求めるカメラパラメータ処理部とを備える。好ましくは、上述のカメラパラメータ演算装置において、前記第１および第２光軸の第1および第２方向は、それぞれ、投影中心を座標原点とするｕｖｗ直交座標系であるカメラ座標系（ローカル座標系）におけるｗ方向とＸＹＺ直交座標系である地上座標系（ワールド座標系）におけるＺ方向とが一致している状態を初期状態とした場合に、ｕ軸に対する第１および第２ｕ軸回転角およびｖ軸に対する第１および第２ｖ軸回転角で表され、前記カメラパラメータ処理部で求める第２カメラのカメラパラメータは、前記地上座標系におけるＸＹ平面を前記基準面とした場合に、前記第２カメラにおける、前記基準面からの第２高さおよび第２撮像光学系の第２焦点距離である。好ましくは、上述のカメラパラメータ演算装置において、前記第１および第２カメラと、前記第１カメラにおける前記第１光軸の前記第１方向を測定する方向測定部とをさらに備える。好ましくは、上述のカメラパラメータ演算装置において、前記方向測定部は、前記第１カメラに備えられた、前記第１カメラの傾きを測定する３軸加速度センサである。

【0008】

画像上の点に対応する実際の点の位置は、カメラの撮像光学系における主点位置のずれや収差を考慮しない場合、前記画像上の点の位置から、光軸の方向、高さおよび焦点距離に基づいて求めることができる。上記カメラパラメータ演算装置は、第１カメラにおける第１光軸の第１方向を、第１および第２画像間の視差に基づき修正することによって第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求めることができる。上記カメラパラメータ演算装置は、少なくとも２組における各第１線分それぞれの各端点の各位置から前記各第１線分の各実長を求めることによって、これらに対応する、前記少なくとも２組における各第２線分それぞれの各実長を求めることができ、各端点の各位置から実長を求める計算方法の逆演算によって、第２カメラにおける第２高さおよび第２焦点距離を求めることができる。したがって、上記カメラパラメータ演算装置は、カメラパラメータを求める際に、例えば標定点やビルや棚等を用いる必要が無く、撮像対象の制約をより低減できる。

【0009】

他の一態様では、上述のカメラパラメータ演算装置において、前記方向処理部は、前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像間で互いに対応する各対応点を探索する対応点探索部と、前記対応点探索部で探索した各対応点に基づいて前記視差を求める視差演算部と、前記第１光軸の第１方向および前記視差演算部で求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向演算部とを備える、または、前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像それぞれで互いに対応する各対応点の入力を受け付ける入力部と、前記入力部で受け付けた各対応点に基づいて前記視差を求める視差演算部と、前記第１光軸の第１方向および前記視差演算部で求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向演算部とを備える。

【0010】

このようなカメラパラメータ演算装置は、対応点探索部を備える場合、対応点探索で互いに対応する各対応点を自動的に求めることができる。上記カメラパラメータ演算装置は、入力部を備える場合、画像によっては対応点探索で対応点を求め難い場合でも、互いに対応する各対応点の入力を入力部で受け付けるので、確実に視差を求めることができ、第２光軸の第２方向を求めることができる。

【0011】

他の一態様では、これら上述のカメラパラメータ演算装置において、前記対応線分処理部は、前記第１および第２画像のうちの少なくとも一方を表示する表示部と、前記第１および第２画像のうちの一方において、前記第１および第２線分のうちの一方として入力線分の入力を受け付ける入力部と、前記第１および第２画像のうちの他方において、前記入力部で受け付けた前記入力線分に対応する対応線分を抽出する抽出部とを備える、または、前記第１および第２画像を表示する表示部と、前記第１および第２線分の入力を受け付ける入力部とを備える。

【0012】

このようなカメラパラメータ演算装置は、抽出部を備える場合、第１および第２線分のうちの一方として入力線分を入力すれば、抽出部で前記第１および第２線分のうちの他方として対応線分を抽出するので、第１および第２線分の入力の手間を省くことができる。上記カメラパラメータ演算装置は、抽出部を備えない場合、第１および第２線分の入力を入力部で受け付けるので、確実に前記第１および第２線分を設定できる。

【0013】

他の一態様では、これら上述のカメラパラメータ演算装置において、前記少なくとも２組の第１および第２線分は、３組以上の第１および第２線分であり、前記カメラパラメータ処理部で求める第２カメラのカメラパラメータは、第２カメラにおける、前記基準面からの第２高さおよび第２撮像光学系の第２焦点距離であり、前記カメラパラメータ処理部は、線分の長さを、前記第２高さおよび前記第２焦点距離に基づいて求める演算式を用いて、前記少なくとも２組の第１および第２線分の各長さに対する誤差が最小となるように前記第２カメラのカメラパラメータを求める。好ましくは、上述のカメラパラメータ演算装置において、前記カメラパラメータ処理部は、前記演算式を最小２乗法で解くことによって前記第２カメラのカメラパラメータを求める。

【0014】

カメラパラメータ処理部で求める第２カメラのカメラパラメータは、前記第２高さおよび前記第２焦点距離の２個であるので、２組の第１および第２線分で前記第２カメラのカメラパラメータを求め得る。上記カメラパラメータ演算装置は、２個の未知数に対して冗長性を有する３組以上の第１および第２線分に基づいて前記第２カメラのカメラパラメータを求めるので、より適切に前記カメラパラメータを求めることができる。

【0015】

本発明の他の一態様にかかるカメラパラメータ演算方法は、所定の基準面からの第１高さ、第１光軸の第1方向および第１撮像光学系の第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、前記第１カメラとは異なる第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像との、前記被写体が重複する第１および第２画像領域に基づいて前記第１および第２カメラ間の視差を求め、前記第１光軸の第１方向および前記求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向処理工程と、前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像それぞれから、互いに対応する第１および第２線分を、少なくとも２組、設定する対応線分処理工程と、前記第１高さ、前記第１光軸の第1方向、前記第１撮像光学系の第１焦点距離、前記方向処理工程で求めた第２光軸の第２方向、ならびに、前記対応線分処理工程で設定した前記少なくとも２組の第１および第２線分に基づいて前記第２カメラのカメラパラメータを求めるカメラパラメータ処理工程とを備える。本発明の他の一態様にかかるカメラパラメータ演算プログラムは、コンピュータを、これら上述のいずれかのカメラパラメータ演算装置として機能させるためのカメラパラメータ演算プログラムである。

【0016】

このようなカメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラムは、カメラパラメータを求める際に、例えば標定点やビルや棚等を用いる必要が無く、撮像対象の制約をより低減できる。

【0017】

本発明の他の一態様にかかる記録媒体は、上述のカメラパラメータ演算プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

【0018】

これによれば、カメラパラメータを求める際に、例えば標定点やビルや棚等を用いる必要が無く、撮像対象の制約をより低減できるカメラパラメータ演算プログラムが提供できる。

【0019】

本発明の他の一態様にかかる河川水流測定装置は、これら上述の何れかのカメラパラメータ演算装置と、河川の表面を前記第２カメラで撮像した時系列に連続した複数の表面画像それぞれを、前記カメラパラメータ演算装置で求めた前記第２カメラのカメラパラメータに基づいてオルソ補正して複数の補正表面画像を生成するオルソ補正部と、前記オルソ補正部で生成した複数の補正表面画像に基づいて前記河川の表面における表面流速を求める流速処理部とを備える。

【0020】

このような河川水流測定装置は、オルソ補正に必要となるカメラパラメータを、例えば標定点やビルや棚等を用いる必要が無く求め得るので、撮像対象の制約をより低減でき、測定しようとした場合に、より迅速に河川の表面流速を測定できる。

【0021】

他の一態様では、上述の河川水流測定装置において、前記少なくとも２組の第１および第２線分は、前記第２カメラに対して前記河川の手前岸に設定された１組の第１Ａおよび第２Ａ線分、前記第２カメラに対して前記河川の奥岸に設定された１組の第１Ｂおよび第２Ｂ線分、および、前記河川の幅方向に沿って設定された１組の第１Ｃおよび第２Ｃ線分を含む３組以上の第１および第２線分である。

【0022】

このような河川水流測定装置は、少なくとも２組の第１および第２線分を、手前岸、奥岸および川幅の３組に設定するので、川幅方向に沿って河川の手前から奥までバランスの良い精度で河川の表面流速を測定できる。

【0023】

他の一態様では、これら上述の河川水流測定装置において、前記流速処理部で求めた表面流速、前記河川の横断面の形状、および、前記河川の水位に基づいて、前記河川の流量を求める流量処理部をさらに備える。このような河川水流測定装置は、流量処理部を備えるので、河川の流量を測定できる。

【0024】

他の一態様では、これら上述の河川水流測定装置において、前記第１および第２カメラと、前記第１カメラにおける前記第１光軸の前記第１方向を測定する方向測定部とをさらに備える。このような河川水流測定装置は、第１および第２カメラならびに方向測定部を備えるので、当該河川水流測定装置のみよって測定現場で実測できる。

【0025】

本発明の他の一態様にかかる河川水流測定方法は、上述のカメラパラメータ演算方法と、河川の表面を前記第２カメラで撮像した時系列に連続した複数の表面画像それぞれを、前記カメラパラメータ演算方法で求めた前記第２カメラのカメラパラメータに基づいてオルソ補正して複数の補正表面画像を生成するオルソ補正工程と、前記オルソ補正工程で生成した複数の補正表面画像に基づいて前記河川の表面における表面流速を求める流速処理工程とを備える。本発明の他の一態様にかかる河川水流測定プログラムは、コンピュータを、上述の河川水流測定装置として機能させるための河川水流測定プログラムである。このような河川水流測定方法および河川水流測定プログラムは、撮像対象の制約をより低減でき、測定しようとした場合に、より迅速に河川の表面流速を測定できる。

【0026】

本発明の他の一態様にかかる記録媒体は、上述の河川水流測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。これによれば、撮像対象の制約をより低減でき、測定しようとした場合に、より迅速に河川の表面流速を測定できる河川水流測定プログラムが提供できる。

【発明の効果】

【0027】

本発明にかかるカメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法、カメラパラメータ演算プログラムおよびその記録媒体は、撮像対象の制約をより低減できる。本発明によれば、これを用いた河川水流測定装置、河川水流測定方法、河川水流測定プログラムおよびその記録媒体が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】カメラの撮像における共線条件を説明するための図である。

【図2】実施形態におけるカメラパラメータ演算装置を備えた河川水流測定装置の構成を示すブロック図である。

【図3】前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における第１態様の方向処理部を説明するための図である。

【図4】前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における第２態様の方向処理部を説明するための図である。

【図5】前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における第１および第２態様の対応線分処理部を説明するための第１の図である。

【図6】前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における第１および第２態様の対応線分処理部を説明するための第２の図である。

【図7】一例として、河川の画像に設定される検査線を説明するための図である。

【図8】一例として、図７に示す画像をオルソ補正した画像を示す図である。

【図9】一例として、表面流速および水量の演算結果を示す図である。

【図10】前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における動作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】

【0029】

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

【0030】

実施形態におけるカメラパラメータ演算装置は、所定の基準面からの第１高さ、第１光軸の第1方向および第１撮像光学系の第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、前記第１カメラとは異なる第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像との、前記被写体が重複する第１および第２画像領域に基づいて前記第１および第２カメラ間の視差を求め、前記第１光軸の第１方向および前記求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向処理部と、前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像それぞれから、互いに対応する第１および第２線分を、少なくとも２組、設定する対応線分処理部と、前記第１高さ、前記第１光軸の第1方向、前記第１撮像光学系の第１焦点距離、前記方向処理部で求めた第２光軸の第２方向、ならびに、前記対応線分処理部で設定した前記少なくとも２組の第１および第２線分に基づいて前記第２カメラのカメラパラメータを求めるカメラパラメータ処理部とを備える。

【0031】

まず、このようなカメラパラメータ演算装置における、第２カメラのカメラパラメータの演算原理について説明する。

【0032】

図１は、カメラの撮像における共線条件を説明するための図である。図１において、ＸＹＺ直交座標系は、地上に設定される地上座標系（ワールド座標系）であり、ｕｖｗ直交座標系は、カメラに設定される、カメラ（画像）の投影中心ｏを座標原点とするカメラ座標系（ローカル座標系（第１ローカル座標系））であり、ｘｙ直交座標系は、カメラ座標系ｕｖｗのｕｖ平面と平行となるように画像ＰＣを配置した場合に、画像ＰＣに設定される、投影中心ｏを通る画像ＰＣの法線と画像ＰＣとの交点を座標原点とするピクセル座標系（ローカル座標系（第２ローカル座標系））である。ピクセル座標系ｘｙは、カメラの２次元イメージセンサＩＭに設定される、カメラの投影中心ｏを通る２次元イメージセンサＩＭの法線と２次元イメージセンサＩＭの撮像面（撮像光学系の結像面）との交点を座標原点とする２次元直交座標系でもある。

【0033】

カメラ座標系ｕｖｗのｗ方向と地上座標系のＺ方向とが一致している状態（カメラ座標系ｕｖｗのｗ軸と地上座標系のＺ軸とが互いに平行である状態）を初期状態として、カメラがｗ軸回りに角度κだけ回転し、次に、ｖ軸回りに角度φだけ回転し、最後に、ｕ軸回りに角度ωだけ回転した場合に、地上の対象物の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と投影中心ｏ（Ｘ_０、Ｙ_０、Ｚ_０）と対象物の画像上の位置（ｘ、ｙ）とが一直線上にあるという共線条件は、次式１－１、式１－２で表される。ここで、カメラにおける撮像光学系の焦点距離をｃとすると、カメラの回転に関する係数ａ_ｉｊは、次式２－１～式２－９で表される。

【0034】

【数1】

【0035】

【数2】

【0036】

これら式１－１、式１－２および式２－１～式２－９から、主点位置のずれや歪曲収差が無いものとすると、一般に、カメラパラメータＸ_０、Ｙ_０、Ｚ_０、ω、φ、κ、ｃは、地上座標系での位置が既知な６個以上の標定点とこれら各標定点の画像上での位置（ピクセル座標系での位置）から求めることができる。

【0037】

一方、前記式１－１、式１－２は、次式３－１、式３－２のように変形できる。

【0038】

【数3】

【0039】

ここで、任意の標高Ｚにある平面上の２点Ｄ_１（Ｘ_１、Ｙ_１）、Ｄ_２（Ｘ_２、Ｙ_２）の距離Ｄ_１２は、次式４で表される。ここで、ｈ＝Ｚ－Ｚ_０である。

【0040】

【数4】

【0041】

また、カメラのｗ軸回りの回転角が角度κから角度κ’に変わり、この結果、２点Ｄ_１（Ｘ_１、Ｙ_１）、Ｄ_２（Ｘ_２、Ｙ_２）それぞれが２点Ｄ_１’（Ｘ_１’、Ｙ_１’）、Ｄ_２’（Ｘ_２’、Ｙ_２’）それぞれに移動したとすると、次式５－１、式５－２が成り立つ。ここで、係数ａ_ｉｊ’は、角度κ’のときの係数である。

【0042】

【数5】

【0043】

式５－２に係数ａ_ｉｊ、ａ_ｉｊ’を代入すると、次式６のように変形でき、変数Ａが角度κによらず０であることが分かる。

【0044】

【数6】

【0045】

これより、角度κが変化しても同一標高のＸＹ平面上にある２点間の距離が変化しない、つまり、幾何補正（オルソ補正）の結果は、角度κによらず同一である。このため、係数ａ_ｉｊ、ａ_ｉｊ’を求める場合、角度κは、任意の値でよく、例えば、ｃｏｓやｓｉｎが整数値となる０°や９０°等が好ましい。

【0046】

したがって、式４および式６から、所定の基準面（上述の高さＺの平面）からの第１高さｈ_１（ｈ_１＝Ｚ－Ｚ_０１、第１カメラの投影中心ｏ_１（Ｘ_０１、Ｙ_０１、Ｚ_０１）、第１光軸の第1方向および第１撮像光学系の第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、前記第１カメラとは異なる第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像とがあれば、前記第１および第２画像に基づき前記第１および第２画像間の視差を求め、この求めた視差に基づいて第１光軸の第１方向を修正することによって、第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求めることができる。第１および第２画像それぞれに互いに対応する少なくとも２個以上の線分を設定し、この設定した少なくとも２個以上の線分の各長さを第１画像について式４を用いることによって求め、この求めた少なくとも２個以上の線分の各長さ、および、前記求めた第２光軸の第２方向を、第２画像についての式４に代入し、この代入した第２画像についての式４を解くことによって第２カメラのカメラパラメータｈ_２、ｃ_２を求めることができる（ｈ_２＝Ｚ－Ｚ_０２、第２カメラの投影中心ｏ_２（Ｘ_０２、Ｙ_０２、Ｚ_０２）。この求めた第２カメラのカメラパラメータｈ_２、ｃ_２に基づいて第２画像をオルソ補正することができる。

【0047】

次に、カメラパラメータ演算装置を備えた河川水流測定装置を例に、実施形態におけるカメラパラメータ演算装置、これに実装されたカメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラム、ならびに、河川水流測定装置、これに実装された河川水流測定方法および河川水流測定プログラムについて、各プログラムを記録した各記録媒体とともに、より具体的に説明する。

【0048】

図２は、実施形態におけるカメラパラメータ演算装置を備えた河川水流測定装置の構成を示すブロック図である。図３は、前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における第１態様の方向処理部を説明するための図である。図４は、前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における第２態様の方向処理部を説明するための図である。図５は、前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における第１および第２態様の対応線分処理部を説明するための第１の図である。図６は、前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における第１および第２態様の対応線分処理部を説明するための第２の図である。図７は、一例として、河川の画像に設定される検査線を説明するための図である。図８は、一例として、図７に示す画像をオルソ補正した画像を示す図である。図９は、一例として、表面流速および水量の演算結果を示す図である。

【0049】

実施形態におけるカメラパラメータ演算装置を備えた河川水流測定装置１０００は、例えば、図２に示すように、画像取得部１と、制御処理部２と、対応線分処理部３と、インターフェース部（ＩＦ部）４と、記憶部５とを備える。

【0050】

画像取得部１は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、所定の基準面からの第１高さ、第１光軸の第1方向および第１撮像光学系の第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、前記第１カメラとは異なる第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像とを取得する装置である。

【0051】

本実施形態では、例えば、画像取得部１は、第１カメラ１１－１と、第２カメラ１１－２と、方向測定部１２とを備える。第１および第２カメラ１１－１、１１－２は、それぞれ、被写体（撮像対象）を撮像することで前記被写体の画像を生成する装置であり、例えば、被写体の光学像を所定の結像面上に結像する撮像光学系（結像光学系）、前記結像面に受光面を一致させて配置され、前記被写体の光学像を電気的な信号に変換するイメージセンサ、および、イメージセンサの出力を画像処理することで前記被写体における画像を表すデータである画像データを生成する画像処理部等を備えるデジタルカメラである。このような第１および第２カメラ１１－１、１１－２の各デジタルカメラは、モノクロカメラであってよく、カラーのカメラであってよく、可視光カメラであってよく、赤外カメラであってよい。方向測定部１２は、第１カメラ１１－１における第１光軸の第１方向を測定する装置であり、例えば、第１カメラ１１－１の傾きを測定する３軸加速度センサ等を備えて構成される。第１カメラ１１－１の傾きから第１光軸の第１方向が求め得る。本実施形態では、第１カメラ１１－１および方向測定部１２には、手軽さから、３軸速度センサおよびカメラを備えたいわゆるタブレット（タブレット型コンピュータ）やいわゆるスマートフォン（情報処理機能付き携帯通信端末装置）等が用いられる。第１カメラ１１－１と第２カメラ１１－２とは、同種の製品であってよく、異種の製品であってよい。

【0052】

なお、画像取得部１は、例えば、外部の機器との間でデータを入出力するインターフェース回路であってよい。前記外部の機器は、前記第１および第２画像を記憶した、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリおよびＳＤカード（登録商標）等の記憶媒体である。あるいは、前記外部の機器は、前記第１および第２画像を記録した、例えばＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＤＶＤ－Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）等の記録媒体からデータを読み込むドライブ装置である。この画像取得部１としてのインターフェース回路は、有線または無線によって前記外部の機器に接続されてよい。あるいは、画像取得部１は、例えば、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であってよく、前記外部の機器は、ネットワーク（ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、公衆通信網を含む））あるいはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して前記通信インターフェース回路に接続され、前記第１および第２画像を管理するサーバ装置である。画像取得部１がこれらのいずれかの場合では、第１画像には、第１カメラにおける第１高さ、第1方向および第１焦点距離が対応付けられ、第１画像を取得する際に、これらも共に取得される。画像取得部１がインターフェース回路や通信インターフェース回路である場合では、画像取得部１は、ＩＦ部４と兼用されてもよい（すなわち、ＩＦ部４が画像取得部１として用いられてもよい）。あるいは、画像取得部１は、第１画像、第１カメラにおける第１高さ、第1方向および第１焦点距離、ならびに、第２画像の入力を受け付ける入力部であってよい。この場合、画像取得部１は、対応線分処理部３における後述の入力部３１と兼用されてもよい。

【0053】

画像取得部１の第２カメラ１１－２は、本実施形態では、河川の表面を撮像することによって時系列に連続した複数の表面画像を生成する装置としても機能する。なお、このような複数の表面画像は、上述の第１および第２画像と同様に、記憶媒体や記録媒体やサーバ装置に格納され、ＩＦ部４を介して河川水流測定装置１０００に取得されてよく、あるいは、入力部３１を介して取得されてよい。

【0054】

対応線分処理部３は、第１および第２画像で被写体が重複する第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像それぞれから、互いに対応する第１および第２線分を、少なくとも２組、設定するものである。

【0055】

本実施形態では、例えば、対応線分処理部３は、入力部３１と、表示部３２と、抽出部３３（２３）とを備える（第１態様の対応線分処理部）。表示部３２は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って第１および第２画像のうちの少なくとも一方を表示する装置である。入力部３１は、制御処理部２に接続され、第１および第２画像のうちの一方において、前記第１および第２線分のうちの一方として入力線分の入力を受け付ける装置である。例えば、前記入力線分の両端点が入力部３１から入力されることによって前記入力線分が入力される。これら入力部３１および表示部３２それぞれは、河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における入力部および表示部それぞれとしても機能し、入力部３１には、例えば水流の測定開始（カメラパラメータの演算開始）を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば前記複数の表面画像における河川の名称等の、河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）１０００の稼働を行う上で必要な各種データが入力され、表示部３２には、入力部３１から入力されたコマンドやデータ、および、河川水流測定装置１０００によって求められた流速および流量等が出力される。入力部３１は、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。表示部３２は、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示装置等である。抽出部３３（２３）は、前記第１および第２画像のうちの他方において、前記入力部３１で受け付けた前記入力線分に対応する対応線分を抽出するものであり、本実施形態では、後述の制御処理プログラムの実行によって制御処理部２に機能的に構成される。抽出部３３（２３）は、さらに後述される。

【0056】

なお、入力部３１および表示部３２は、タッチパネルにより構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部３は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置である。このタッチパネルでは、表示部３２の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示部３２に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示部３２に触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として河川水流測定装置１０００に入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い河川水流測定装置１０００が提供される。

【0057】

ＩＦ部４は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、および、ＵＳＢ規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部４は、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であってもよい。

【0058】

記憶部５は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、制御プログラム、方向処理プログラム、抽出プログラム、カメラパラメータ処理プログラム、オルソ補正プログラム、流速処理プログラムおよび流量処理プログラム等が含まれる。前記制御プログラムは、河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）１０００の各部１、３～５を制御するプログラムである。前記方向処理プログラムは、所定の基準面からの第１高さ、第１光軸の第1方向および第１撮像光学系の第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、前記第１カメラとは異なる第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像との、前記被写体が重複する第１および第２画像領域に基づいて前記第１および第２カメラ間の視差を求め、前記第１光軸の第１方向および前記求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求めるプログラムである。前記抽出プログラムは、前記第１および第２画像のうちの他方において、前記入力部で受け付けた前記入力線分に対応する対応線分を抽出するプログラムである。前記カメラパラメータ処理プログラムは、前記第１高さ、前記第１光軸の第1方向、前記第１撮像光学系の第１焦点距離、前記方向処理プログラムで求めた第２光軸の第２方向、ならびに、前記対応線分処理部３で設定した前記少なくとも２組の第１および第２線分に基づいて前記第２カメラのカメラパラメータを求めるプログラムである。前記オルソ補正プログラムは、河川の表面を前記第２カメラで撮像した時系列に連続した複数の表面画像それぞれを、前記カメラパラメータ演算プログラムで求めた前記第２カメラのカメラパラメータに基づいてオルソ補正して複数の補正表面画像を生成するプログラムである。前記流速処理プログラムは、前記オルソ補正プログラムで生成した複数の補正表面画像に基づいて前記河川の表面における表面流速を求めるプログラムである。前記流量処理プログラムは、前記流速処理プログラムで求めた表面流速、前記河川の横断面の形状、および、前記河川の水位に基づいて、前記河川の流量を求めるプログラムである。このような各プログラムは、例えば、前記各プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な、例えばＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭ等の記録媒体によって提供され、記憶部５に記憶される。あるいは例えば、各プログラムは、前記各プログラムを管理するサーバ装置からダウンロードされ、記憶部５に記憶される。前記各種の所定のデータには、前記第１および第２画像、前記第１画像を生成した第１カメラにおける第１高さ、第１方向および第１焦点距離、前記第２画像を生成した第２カメラにおける、前記方向処理プログラムで求めた第２方向、ならびに、前記カメラパラメータ演算プログラムで求めた第２高さおよび第２焦点距離、前記複数の表面画像、前記流速処理プログラムで求めた表面流速、前記流量処理プログラムで求めた流量、および、前記河川に関する所定のデータを表す河川情報等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部５は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部５は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部２のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。記憶部５は、比較的記憶容量の大きいハードディスク装置やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）を備えて構成されてもよい。

【0059】

第１カメラ１１－１の第１焦点距離は、第１カメラ１１－１自体に記憶された焦点距離や取扱説明書に記載された焦点距離でもよいが、イメージセンサのサイズと前記イメージセンサにおける実際に画像生成で利用される有効サイズとが異なる場合等があるので、実際の焦点距離を求めるために、例えば校正ボードを用いたＺ．Ｚｈａｎｇの方法等により、第１カメラ１１－１の第１焦点距離が予め実測され、記憶部５に予め記憶される。

【0060】

そして、記憶部５は、前記河川情報を記憶する河川情報記憶部５１を機能的に備える。前記河川情報は、本実施形態では、例えば、前記河川の流量を求める上で必要となるデータを表す情報であり、前記河川の横断面の形状を表す横断面形状情報、および、前記河川の水位を表す水位情報等である。前記河川情報は、公知の常套手段により予め実測され、例えば、入力部３１から入力され、河川情報記憶部５１に記憶される。あるいは、例えば、前記複数の表面画像が前記記憶媒体、前記記録媒体および前記サーバ装置からＩＦ部４で取得される場合に、前記複数の表面画像に付随して前記河川情報が、前記記憶媒体、前記記録媒体および前記サーバ装置に格納され、ＩＦ部４で取得され、河川情報記憶部５１に記憶される。

【0061】

制御処理部２は、河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）１０００の各部１、３～５を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、カメラパラメータを求め、流速や流量等の、河川の水流を測定するための回路である。制御処理部２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部２は、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部２１、方向処理部２２、抽出部２３（３３）、カメラパラメータ処理部２４、オルソ補正部２５、流速処理部２６および流量処理部２７を機能的に備える。

【0062】

制御部２１は、河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）１０００の各部１、３～５を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）１０００の全体制御を司るものである。

【0063】

方向処理部２２は、所定の基準面からの第１高さ、第１光軸の第1方向および第１撮像光学系の第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、前記第１カメラとは異なる第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像との、前記被写体が重複する第１および第２画像領域に基づいて前記第１および第２カメラ間の視差を求め、前記第１光軸の第１方向および前記求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求めるものである。

【0064】

本実施形態では、方向処理部２２は、対応点探索部２２１と、視差演算部２２２と、方向演算部２２３とを備える（第１態様の方向処理部２２）。これら対応点探索部２２１、視差演算部２２２および方向演算部２２３は、前記方向処理プログラムの実行により、制御処理部２に機能的に構成される。

【0065】

対応点探索部２２１は、前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像間で互いに対応する各対応点を探索するものである。

【0066】

より具体的には、対応点探索部２２１は、第１画像の第１画像領域から複数の特徴点を抽出し、第２画像の第２画像領域から複数の特徴点を抽出する。前記特徴点は、画像において、他と区別できる箇所であり、例えば、画像に写り込んだ物体の角やエッジ等である。この特徴点の抽出には、様々な手法があるが、例えばＡ－ＫＡＺＥ等が用いられる。そして、対応点探索部２２１は、第１および第２画像領域のうちの一方から抽出した特徴点（一方の対応点）に対応する、第１および第２画像領域のうちの他方から抽出した特徴点を、対応点探索により探索して対応点（他方の対応点）として選定する。この対応点探索には、ｋＮＮ等の様々な手法があるが、例えば総当たりマッチング（Ｂｒｕｔｅ－Ｆｏｒｃｅ Ｍａｔｃｈｅｒ）が用いられる。

【0067】

あるいは例えば、対応点探索部２２１は、第１および第２画像領域のうちの一方から特徴点を抽出する。例えば、第１画像の第１画像領域から特徴点が抽出される。そして、対応点探索部２２１は、第１および第２画像領域のうちの一方から抽出した特徴点（一方の対応点）に対応する対応点（他方の対応点）を、第１および第２画像領域のうちの他方から探索する。上述の例では、第２画像の第２画像領域から対応点が探索される。この対応点探索には、例えばＬｕｃａｓ－ｋａｎａｄｅ法等が用いられる。

【0068】

例えば、図３には、対応点探索の結果が示されている。図３Ｂには、第１画像ＰＣ１１が示され、図３Ａには、第２画像ＰＣ２１が示され、図３Ｂには、複数の前記一方の対応点として、第１画像ＰＣ１１から抽出された複数の第１対応点が●で示され、図３Ａには、複数の前記他方の対応点として、これら複数の第１対応点●それぞれに対応する、第２画像ＰＣ２１における複数の第２対応点●で示され、第１対応点●と第２対応点●との対応関係が、互いに対応する第１対応点●と第２対応点●とを線分で結ぶことによって表されている。

【0069】

視差演算部２２２は、対応点探索部２２１で探索した各対応点に基づいて前記視差を求めるものである。前記視差（第１および第２カメラ間における間隔および角度差）は、公知の常套手段、例えば、８組の各対応点からステレオカメラの基本行列（並進行列および回転行列）を推定する８点法（８点アルゴリズム）や、前記基本行列の誤差を８組以上の各対応点を用いた反復計算によって最小化することで前記基本行列を推定する方法等によって求められる。

【0070】

方向演算部２２３は、前記第１光軸の第１方向および視差演算部２２２で求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求めるものである。より具体的には、方向演算部２２３は、前記第１光軸の第１方向を、視差演算部２２２で求めた視差における角度差で修正することによって前記第２光軸の第２方向を求める。

【0071】

なお、上述では、方向処理部２２は、対応点探索部２２１、視差演算部２２２および方向演算部２２３を備えて構成されたが、方向処理部２２は、前記第１および第２画像領域において、前記第１および第２画像それぞれで互いに対応する各対応点の入力を受け付ける入力部と、前記入力部で受け付けた各対応点に基づいて前記視差を求める視差演算部と、前記第１光軸の第１方向および前記視差演算部で求めた視差に基づいて前記第２カメラにおける第２光軸の第２方向を求める方向演算部とを備えてもよい（第２態様の方向処理部２２）。この方向処理部２２の入力部には、対応線分処理部３の入力部３１が兼用される。例えば、図４には、各対応点の入力の様子が示されている。図４Ｂには、第１画像ＰＣ１２が示され、図４Ａには、第２画像ＰＣ２２が示され、図４Ｂには、第１画像ＰＣ１２に対し、入力部３１で入力された５個の第１対応点ＭＫ１１～ＭＫ１５が○で示され、図４Ａには、これら５個の第１対応点ＭＫ１１～ＭＫ１５それぞれに対応する、第２画像ＰＣ２２における５個の第２対応点ＭＫ２１～ＭＫ２５が、矩形内に左右方向で互いに向き合う２個の空白三角形△および上下方向で互いに向き合う２個の塗り潰し三角形▲を備えたマークで示されている。画像によっては、特徴点が抽出し難い場合や対応点が探索し難い場合等があり、このような場合に、第１および第２画像に対し、各対応点をマニュアルで入力することにより、確実に前記第１および第２画像間の視差を求めることができ、したがって、第２光軸の第２方向を求めることができる。

【0072】

抽出部２３（３３）は、前記第１および第２画像のうちの他方において、前記入力部で受け付けた前記入力線分に対応する対応線分を抽出するものである。例えば、図５には、第１画像ＰＣ１３が示され、図６には、第２画像ＰＣ２３が示されている。表示部３２は、これら第１および第２画像ＰＣ１３、ＰＣ２３のうちの少なくとも一方、例えば第１画像ＰＣ１３を表示する。なお、第２画像ＰＣ２３が別画面であるいは同一画面で表示部３２に表示されてよい。このような第１画像ＰＣ１３に対し、ユーザ（オペレータ）は、図５に示すように、入力部３１で、第１入力線分として、河川の手前岸に設定される第１Ａ線分の両端点ＰＴ１１、ＰＴ１２を入力し、第２入力線分として、前記河川の奥岸に設定される第１Ｂ線分の両端点ＰＴ１３、ＰＴ１４を入力する。点ＰＴ１２と点ＰＴ１４とを結ぶ線分は、第３入力線分としての、前記河川の幅方向に沿って設定された第１Ｃ線分となる。そして、抽出部２３（３３）は、図６に示すように、対応点探索により、これら４個の点ＰＴ１１～ＰＴ１４それぞれに対応する４個の対応点ＰＴ２１～ＰＴ２４を探索することによって、第１ないし第３入力線分それぞれに対応する第１ないし第３対応線分それぞれとして、第１Ａ線分Ｄ_{ＰＴ１１ＰＴ１２}と組となる第２Ａ線分Ｄ_{ＰＴ２１ＰＴ２}、第１Ｂ線分Ｄ_{ＰＴ１３ＰＴ１４}と組となる第２Ｂ線分Ｄ_{ＰＴ２３ＰＴ２４}、および、第１Ｃ線分Ｄ_{ＰＴ１２ＰＴ１４}と組となる第２Ｃ線分Ｄ_{ＰＴ２２ＰＴ２４}それぞれを抽出する。

【0073】

カメラパラメータ演算装置では、所定の基準面は、任意に、適宜に設定されてよいが、河川水流測定装置１０００では、所定の基準面は、河川の水面に設定される。このため、図５に示すように、第１Ａ線分Ｄ_{ＰＴ１１ＰＴ１２}、第１Ｂ線分Ｄ_{ＰＴ１３ＰＴ１４}および第１Ｃ線分Ｄ_{ＰＴ１２ＰＴ１４}は、河川の水面と略一致する平面上となるように設定され、対応点探索によって抽出される第２Ａ線分Ｄ_{ＰＴ２１ＰＴ２２}、第２Ｂ線分Ｄ_{ＰＴ２３ＰＴ２４}および第２Ｃ線分Ｄ_{ＰＴ２２ＰＴ２４}は、河川の水面と略一致する平面上となり、第２カメラ１１－２の第２高さは、河川の水面からの高さとなる。

【0074】

なお、上述では、対応線分処理部３は、第１態様として、入力部３１、表示部３２および抽出部３３（２３）を備えて構成されたが、対応線分処理部３は、前記第１および第２画像を表示する表示部と、前記第１および第２線分の入力を受け付ける入力部とを備えてもよい（第２態様の対応線分処理部３）。例えば、表示部３２は、同一画面に図５に示す第１画像ＰＣ１３および図６に示す第２画像ＰＣ２３を表示し、ユーザは、第１画像ＰＣ１３に対し、入力部３１で、４個の第１ないし第４点ＰＴ１１～ＰＴ１４を入力し、第２画像ＰＣ２３に対し、入力部３１で、４個の第１ないし第４点ＰＴ２１～ＰＴ２４を入力する。これによって、３組の、第１Ａおよび第２Ａ線分Ｄ_{ＰＴ１１ＰＴ１２}、Ｄ_{ＰＴ２１ＰＴ２}、第１Ｂおよび第２Ｂ線分Ｄ_{ＰＴ１３ＰＴ１４}、Ｄ_{ＰＴ２３ＰＴ２４}、ならびに、第１Ｃおよび第２Ｃ線分Ｄ_{ＰＴ１２ＰＴ１４}、Ｄ_{ＰＴ２２ＰＴ２４}の入力が受け付けられる。これによれば、第１および第２線分の入力を入力部３１で受け付けるので、確実に前記第１および第２線分を設定できる。

【0075】

カメラパラメータ処理部２４は、前記第１高さ、前記第１光軸の第1方向、前記第１撮像光学系の第１焦点距離、前記方向処理部で求めた第２光軸の第２方向、ならびに、前記対応線分処理部で設定した前記少なくとも２組の第１および第２線分に基づいて前記第２カメラのカメラパラメータを求めるものである。本実施形態では、前記少なくとも２組の第１および第２線分は、３組以上の第１および第２線分であり、カメラパラメータ処理部２４で求める第２カメラのカメラパラメータは、第２カメラにおける、前記基準面からの第２高さおよび第２撮像光学系の第２焦点距離であり、カメラパラメータ処理部２４は、線分の長さを、前記第２高さおよび前記第２焦点距離に基づいて求める前記式４の演算式を用いて、前記少なくとも２組の第１および第２線分の各長さに対する誤差が最小となるように前記第２カメラのカメラパラメータを求める。例えば、カメラパラメータ処理部２４は、前記式４の演算式を最小２乗法で解くことによって前記第２カメラのカメラパラメータを求める。より具体的には、カメラパラメータ処理部２４は、第１カメラ１１－１における第１高さｈ_１、第１方向κ_１、φ_１、ω_１および第１焦点距離ｃ_１を、式４に用いることによって、第１Ａ線分Ｄ_{ＰＴ１１ＰＴ１２}、第１Ｂ線分Ｄ_{ＰＴ１３ＰＴ１４}および第１Ｃ線分Ｄ_{ＰＴ１２ＰＴ１４}の各長さを求め、これによって第２Ａ線分Ｄ_{ＰＴ２１ＰＴ２２}、第２Ｂ線分Ｄ_{ＰＴ２３ＰＴ２４}および第２Ｃ線分Ｄ_{ＰＴ２２ＰＴ２４}の各長さが求められる。角度κ_１には、上述したように例えば０°が用いられ、角度κ_２も同様である。続いて、カメラパラメータ処理部２４は、方向処理部２２で求めた第２方向κ_２、φ_２、ω_２および前記求めた第２Ａ線分Ｄ_{ＰＴ２１ＰＴ２２}、第２Ｂ線分Ｄ_{ＰＴ２３ＰＴ２４}および第２Ｃ線分Ｄ_{ＰＴ２２ＰＴ２４}の各長さを、式４に用いてカメラパラメータの演算式を生成する。そして、カメラパラメータ処理部２４は、このカメラパラメータの演算式を最小２乗法で解くことによって前記第２カメラのカメラパラメータにおける第２高さｈ_２および第２焦点距離ｃ_２を求める。

【0076】

オルソ補正部２５は、河川の表面を前記第２カメラで撮像した時系列に連続した複数の表面画像それぞれを、前記カメラパラメータ処理部で求めた前記第２カメラのカメラパラメータに基づいてオルソ補正して複数の補正表面画像を生成するものである。なお、前記複数の表面画像のうちのいずれかが前記第２画像として用いられてもよい。

【0077】

流速処理部２６は、前記オルソ補正部で生成した複数の補正表面画像に基づいて前記河川の表面における表面流速を求めるものである。時系列に連続した複数の表面画像に基づいて河川の表面流速を求める手法は、種々、知られており、例えば、特許第４０２５１６１号公報に開示されたＰＩＶ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｍａｇｅ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）や、特許第６９１０５０６号公報に開示されたＳＴＩＶ（Ｓｐａｃｅ－Ｔｉｍｅ Ｉｍａｇｅ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）等がある。このＳＴＩＶでは、前記オルソ補正部で生成した複数の補正表面画像に基づいて、河川の表面の中で測定対象として設定される検査線に関するＳＴＩが生成され、この生成したＳＴＩに基づいて斜めパターンの角度が求められ、この求めた斜めパターンの角度、前記時系列に連続した複数の表面画像における撮像時間間隔および前記検査線の実長に基づいて前記検査線での表面流速が求められる。前記ＳＴＩは、前記複数の補正表面画像それぞれから検査線の各画像を抽出し、これら抽出した各画像を一方端を揃えて時系列順に並置することによって生成される。河川の流れに従って流れる物体等による画像上の特徴点は、ＳＴＩでは前記河川の流れによって斜めに連なり、前記斜めパターンを形成する。前記斜めパターンの角度（傾斜角）は、表面流速に依存するので、前記斜めパターンの角度に基づいて河川の表面流速が求め得る。

【0078】

流量処理部２７は、前記流速処理部で求めた表面流速、前記河川の横断面の形状、および、前記河川の水位に基づいて、前記河川の流量を求めるものである。流量は、１個の検査線での表面流速から求められてよく、より精度よく求めるために、複数の検査線での複数の表面流速から求められてよい。例えば、流量処理部２７は、まず、前記河川の水位までにおける前記河川の横断面を、複数の区画に区分けし、前記複数の検査線それぞれでの複数の表面流速に基づいて、前記複数の区画それぞれの平均流速を推定する。一般に、鉛直水深の流速分布は、対数分布や指数分布で表すことができるから、各水深の流速は、表面流速から推定できる。続いて、流量処理部２７は、前記複数の区画それぞれについて、当該区画の面積に、当該区画の平均流速を乗算することによって、当該区画の流量を求める。そして、流量処理部２７は、前記複数の区画の各流量を総和することによって、前記河川の流量を求める。前記区画のサイズを微小サイズとすれば、前記総和は積分となる。

【0079】

例えば、図７に示すように、河川を斜めから撮像した河川画像ＰＣＲに対し、流れに沿った複数、この例では１７個の各検査線ＤＬ１～ＤＬ１７が幅方向に沿って並置するように入力部３１で設定される。図７に示す河川画像ＰＣＲをオルソ補正部２５でオルソ補正すると、図８に示す補正後の河川画像ＰＣＣが生成される。流速処理部２６および流量処理部２７それぞれ求めた、各検査線ＤＬ１～ＤＬ１７での各表面流速および各流量が図９の上段に示されている。その横軸は、各検査線ＤＬ１～ＤＬ１７の各位置であり、その左縦軸は、表面流速であり、その右縦軸は、流量である。図９の下段には、前記河川の横断面形状が示されている。その横軸は、各検査線ＤＬ１～ＤＬ１７の各位置であり、その縦軸は、深さであり、前記河川の水面が深さ０（基準面）に設定されている。この例では、２番目の検査線ＤＬ２から１２番目の検査線ＤＬ１２までが河川の水面となっている。

【0080】

そして、制御処理部２は、カメラパラメータ処理部２４で求めた第２カメラのカメラパラメータ、流速処理部２６で求めた各検査線での各流速、および、流量処理部２７で求めた前記河川の流量を表示部３２に表示する。

【0081】

これら制御処理部２、入力部３１、表示部３２、ＩＦ部４および記憶部５は、例えば、デスクトップ型やノート型やタブレット型等のコンピュータによって構成可能である。また例えば、河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）１０００は、第１カメラ１１－１および方向測定部１２としての、カメラおよび３軸加速度センサを備えたスマートフォンと、第２カメラ１１－２、制御処理部２、入力部３１、表示部３２、ＩＦ部４および記憶部５としての、カメラを備えたタブレットとによって構成可能である。

【0082】

次に、本実施形態の動作について説明する。図１０は、前記河川水流測定装置（カメラパラメータ演算装置）における動作を示すフローチャートである。

【0083】

ユーザは、測定対象の河川に対し、河川水流測定装置１０００としての、例えば、第３軸加速度センサおよびカメラを備えたスマートフォン、ならびに、カメラを備えたタブレットを設置し、前記スマートフォンおよび前記タブレットそれぞれを起動する。起動後、河川水流測定装置１０００における前記スマートフォンおよび前記タブレットそれぞれは、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。河川水流測定装置１０００の前記タブレットでは、その制御処理プログラムの実行によって、制御処理部２には、制御部２１、方向処理部２２、抽出部２３（３３）、カメラパラメータ処理部２４、オルソ補正部２５、流速処理部２６および流量処理部２７が機能的に構成され、方向処理部２２には、対応点探索部２２１、視差演算部２２２および方向演算部２２３が機能的に構成される。

【0084】

図１０において、河川水流測定装置１０００は、前記スマートフォンによって第１光軸の第１方向を測定し、第１画像を取得し、前記タブレットによって第２画像を取得し、記憶部５に記憶する（Ｓ１）。

【0085】

ユーザ（オペレータ）は、前記スマートフォンの第１高さを前記タブレットに入力する。河川水流測定装置１０００は、前記タブレットによって、第１高さの入力を受け付け、記憶部５に記憶する（Ｓ２）。これによって前記タブレットは、第１高さを取得し、記憶する。前記第1高さは、ユーザによって実測される。例えば河川にかかる橋上に河川水流測定装置１０００が設置され、前記スマートフォン（第１カメラ１１－１）から前記河川の水面までの距離が第１高さとして実測される。本実施形態では、河川の水面からの第１高さは、実測し難い場合があるので、例えばレーザ測距計等により前記スマートフォン（第１カメラ１１－１）から前記河川（水際）までの距離Ｄ_Ｒを実測し、次式７によって求められる。例えば、距離Ｄ_Ｒが前記タブレットに入力され、前記タブレットによる式７の演算処理で第１高さが求められる。

【0086】

【数7】

【0087】

なお、前記河川の水面と略同じ高さの２点間の距離Ｄ_１２が実測され、前記式４によって第１高さが求められてもよい。

【0088】

続いて、河川水流測定装置１０００は、前記タブレットの方向処理部２２によって、第１および第２画像に対し、対応点探索によって複数の各対応点を探索し、これら複数の各対応点に基づいて第１および第２画像間の視差を求め、この求めた視差および第１光軸の第１方向に基づいて第２光軸の第２方向を求める（Ｓ３、方向処理工程）。

【0089】

続いて、河川水流測定装置１０００は、前記タブレットの表示部３２によって、第１および第２画像を表示する（Ｓ４、対応線分処理工程の表示工程）。ユーザは、各入力線分としての、第１Ａ線分、第１Ｂ線分および第１Ｃ線分それぞれとして、河川の手前岸に設定される第１Ａ線分の両端点、および、前記河川の奥岸に設定される第１Ｂ線分の両端点を前記タブレットに入力する。河川水流測定装置１０００は、前記タブレットによって、前記第１Ａ線分の両端点、および、前記第１Ｂ線分の両端点の入力を受け付け、記憶部５に記憶する（Ｓ５、対応線分処理工程の入力工程）。これによって前記タブレットは、各入力線分としての、第１Ａ線分、第１Ｂ線分および第１Ｃ線分を取得し、記憶する。

【0090】

続いて、河川水流測定装置１０００は、前記タブレットの抽出部２３（３３）によって、入力部３１で受け付けた前記各入力線分としての第１Ａ線分、第１Ｂ線分および第１Ｃ線分それぞれに対応する各対応線分としての第２Ａ線分、第２Ｂ線分および第２Ｃ線分それぞれを抽出し、記憶部５に記憶する（Ｓ６、対応線分処理工程の抽出工程）。

【0091】

続いて、河川水流測定装置１０００は、前記タブレットのカメラパラメータ処理部２４によって、第１高さ、第１方向および第１焦点距離を、式４に用いることによって、第１Ａ線分、第１Ｂ線分および第１Ｃ線分の各長さを求めることで第２Ａ線分、第２Ｂ線分および第２Ｃ線分の各長さを求め、前記処理Ｓ３で方向処理部２２によって求めた第２方向および前記求めた第２Ａ線分、第２Ｂ線分および第２Ｃ線分の各長さを、式４に用いてカメラパラメータの演算式を生成し、前記生成したカメラパラメータの演算式を最小２乗法で解くことによって第２高さおよび第２焦点距離を求め、記憶部５に記憶する（Ｓ７、カメラパラメータ処理工程）。

【0092】

続いて、河川水流測定装置１０００は、前記タブレットの第２カメラ１１－２で前記河川の表面を撮像することによって時系列に連続した複数の表面画像を取得し、記憶部５に記憶する（Ｓ８、表面画像取得工程）。

【0093】

続いて、河川水流測定装置１０００は、前記タブレットのオルソ補正部２５によって、前記時系列に連続した複数の表面画像それぞれを、カメラパラメータ処理部２４で求めた前記第２カメラのカメラパラメータに基づいてオルソ補正して複数の補正表面画像を生成し、記憶部５に記憶する（Ｓ９、オルソ補正工程）。

【0094】

続いて、河川水流測定装置１０００は、前記タブレットの流速処理部２６によって、オルソ補正部２５で生成した複数の補正表面画像に基づいて前記河川の表面における各検査線での表面流速を求め、記憶部５に記憶する（Ｓ１０、流速処理工程）。

【0095】

続いて、河川水流測定装置１０００は、前記タブレットの流量処理部２７によって、流速処理部２６で求めた各検査線での表面流速、前記河川の横断面の形状および前記河川の水位に基づいて前記河川の流量を求め、記憶部５に記憶する（Ｓ１１、流量処理工程）。

【0096】

そして、河川水流測定装置１０００は、前記タブレットの表示部３２に、カメラパラメータ処理部２４で求めた第２カメラのカメラパラメータ、流速処理部２６で求めた各検査線での各表面流速、および、流量処理部２７で求めた前記河川の流量を表示部３２に表示し、本処理を終了する（Ｓ１２）。なお、河川水流測定装置１０００は、必要に応じてＩＦ部４を介して外部の機器にこれら各値を出力してもよい。

【0097】

画像上の点に対応する実際の点の位置は、カメラの撮像光学系における主点位置のずれや収差を考慮しない場合、前記画像上の点の位置から、光軸の方向、高さおよび焦点距離に基づいて求めることができる。河川水流測定装置１０００に備えられたカメラパラメータ演算装置、ならびに、これに実装されたカメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラムは、第１カメラ１１－１における第１光軸の第１方向を、第１および第２画像間の視差に基づき修正することによって第２カメラ１－２における第２光軸の第２方向を求めることができる。上記カメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラムは、少なくとも２組における各第１線分それぞれの各端点の各位置から前記各第１線分の各実長を求めることによって、これらに対応する、前記少なくとも２組における各第２線分それぞれの各実長を求めることができ、各端点の各位置から実長を求める計算方法の逆演算によって、第２カメラ１１－２における高さおよび焦点距離を求めることができる。したがって、上記カメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラムは、カメラパラメータを求める際に、例えば標定点やビルや棚等を用いる必要が無く、撮像対象の制約をより低減できる。カメラパラメータにおける第２光軸の第２方向も、第２高さおよび第２焦点距離と共に演算可能であるが、上記カメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラムは、第２光軸の第２方向を第１光軸の第１方向の修正によって求めてから、カメラパラメータにおける第２高さおよび第２焦点距離を求めるので、局所解的な外れ値となることが低減でき、前記第２高さおよび第２焦点距離を現実的な値で安定的に求めることができる。

【0098】

上記カメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラムは、対応点探索部２２１を備えるので、対応点探索で互いに対応する各対応点を自動的に求めることができる。

【0099】

上記カメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラムは、抽出部２３（３３）を備えるので、第１および第２線分のうちの一方として入力線分を入力すれば、抽出部２３（３３）で前記第１および第２線分のうちの他方として対応線分を抽出するから、第１および第２線分の入力の手間を省くことができる。

【0100】

カメラパラメータ処理部２４で求める第２カメラのカメラパラメータは、前記第２カメラ１１－２における第２高さおよび第２撮像光学系の第２焦点距離の２個であるので、２組の第１および第２線分で前記第２カメラのカメラパラメータを求めることが可能である。上記カメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラムは、２個の未知数に対する冗長性を有する３組以上の第１および第２線分基づいて前記第２カメラのカメラパラメータを求めるので、より適切に、前記第２カメラのカメラパラメータを求めることができる。

【0101】

実施形態によれば、カメラパラメータ演算プログラムを記録した記録媒体が提供できる。実施形態によれば、カメラパラメータ演算装置、カメラパラメータ演算方法およびカメラパラメータ演算プログラムそれぞれを備えた河川水流測定装置１０００、河川水流測定方法および河川水流測定プログラムそれぞれが提供でき、河川水流測定プログラムを記録した記録媒体が提供できる。

【0102】

上記河川水流測定装置１０００、河川水流測定方法および河川水流測定プログラムは、オルソ補正に必要となるカメラパラメータを、例えば標定点やビルや棚等を用いる必要が無く求め得るので、撮像対象の制約をより低減でき、測定しようとした場合に、より迅速に河川の表面流速を測定できる。特に、６個以上の標定点を配設できないような河川の場所からでも、河川の表面流速を測定できる。

【0103】

上記河川水流測定装置１０００、河川水流測定方法および河川水流測定プログラムは、少なくとも２組の第１および第２線分を、手前岸、奥岸および川幅の３組に設定するので、川幅方向に沿って河川の手前から奥までバランスの良い精度で河川の表面流速を測定できる。

【0104】

上記河川水流測定装置１０００、河川水流測定方法および河川水流測定プログラムは、流量処理を行うので、河川の流量を測定できる。

【0105】

上記河川水流測定装置１０００は、第１および第２カメラ１１－１、１１－２ならびに方向測定部１２を備えるので、当該河川水流測定装置１０００のみよって測定現場で実測できる。

【0106】

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

【符号の説明】

【0107】

１０００ カメラパラメータ演算装置を備えた河川流量測定装置、１ 画像取得部、２ 制御処理部、３ 対応線分処理部、４ ＩＦ部、５ 記憶部、１１－１ 第１カメラ、１１－２ 第２カメラ、１２ 方向測定部、２１ 制御部、２２ 方向処理部、２３（３３）、抽出部、２４ カメラパラメータ処理部、２５ オルソ補正部、２６ 流速処理部、２７ 流量処理部、３１ 入力部、３２ 表示部、５１ 河川情報記憶部

【要約】

【課題】撮像対象の制約をより低減できるカメラパラメータ演算装置、該方法、該プログラムおよびその記録媒体、ならびに、これを用いた河川水流測定装置、該方法、該プログラムおよびその記録媒体を提供する。
【解決手段】本発明のカメラパラメータ演算装置は、基準面からの第１高さ、第１光軸方向および第１焦点距離が分かる第１カメラで撮像した第１画像と、第２カメラで前記第１画像の被写体と少なくとも一部で重複するように撮像した第２画像との、被写体が重複する第１および第２画像領域に基づいて第１および第２カメラ間の視差を求め、第１光軸方向および視差に基づいて第２カメラの第２光軸方向を求め、第１および第２画像領域において、互いに対応する第１および第２線分を、少なくとも２組、設定し、第１高さ、第１光軸方向、第１焦点距離、第２光軸方向、少なくとも２組の第１および第２線分に基づいて第２カメラのカメラパラメータを求める。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】