JP4359083B2 - 測量システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測設測量等をともなう測量システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、路線測量や用地測量のように杭打等の測設測量をともなう測量は、測設機能を備えた測量機を操作する作業者と、ターゲット（例えばプリズム等）を保持し測設点を探索して移動する作業者との二人一組で行われる。すなわち、トータルステーション等の測量機には、予め位置が知られている複数の予点と、杭打が行われる測設点の位置データが入力されており、例えば第１の予点を後視方向として測量機は第２の予点に配置される。測量機には第１の予点に対する測設点の水平角と器械点からの水平距離が表示される。プリズムを保持した作業者は目的とする測設点付近に立ち、測量機を操作する作業者はプリズムの位置を測量機で測定し測設点からのズレを確認するとともに、プリズムを保持した作業者に無線や手振り等の合図で移動方向を指示する。この作業を繰り返し、プリズムの位置が測設点に対して予め設定された制限値内に達した位置において杭打が行われる。また、最近開発された自動視準を備えた測量機では、１人の杭打作業者により測設測量を行なうことができる。すなわち測量機は、杭打作業者が保持するプリズムに対して自動視準を行うとともに、測定データを無線で杭打作業者に通知、あるいは光信号により移動方向を指示する。杭打作業者はこの測定データあるいは光信号を参照してプリズムを移動し、測設点を探索する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、二人一組で行なう測設測量では、言葉、手振り等の指示により杭打作業者を測設点へ誘導するため測設点の位置が判りづらく、作業時間が掛かるとともに作業が煩雑であった。自動視準を行なう測量機においても、なお視覚的、空間的に測設点の位置を把握することができないので、測設点の探索は容易ではない。また、測設点の数が多いと、測量が終了した測設点とこれから測量を行なう測設点とを間違えるという問題も発生する。
【０００４】
本発明は、測設測量における作業効率を向上させることを目的としている。更に詳しくは、測量機で得られる測量情報とカメラで得られる画像情報とを簡便かつ効率的に関連付けることにより、測設点の視覚的・空間的な認識を容易にし、測設測量における位置誘導の作業効率を高めることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の測量システムは、測点の測量情報が基準とする座標系と測設点を含む測量現場の概観画像との間の位置関係を算出する位置関係算出手段と、この位置関係から、測設点の３次元的な位置情報（所与の設計値等）を、それぞれ対応する概観画像上の２次元的な位置情報に対応付ける対応付手段と、対応付手段の対応付けに基づいて、測設点の位置を概観画像上に重畳して出力する画像出力手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
測量システムは、例えば、測点及び測設点の測量情報を得るための測量手段を有する。また対応付け手段は、測点の測量情報を、それぞれ対応する概観画像上の２次元的な位置情報に対応付け、画像出力手段は、測点の位置を概観画像上に重畳して表示可能である。測点の測量情報は、既知の測量情報であってもよく、この場合、既知の測量情報として、例えば所与の地理データ（例えば、国土地理院の三角点や市販の地図デ−タ等）を用いてもよく、画像出力手段には、所与の地理データの位置が表示された概観画像が出力可能である。また測量手段による測量情報と既知の測量情報を混合して基準点に使用、画像上に表示してもよい。（但し、各所与の地理デ−タの座標系がそれぞれ違う場合には座標変換により座標系を統一して行なことがよい。これは、測点を概観画像上に表示する場合や基準点の測量情報により対応づけを行なう場合共である。）
【０００７】
より簡便・迅速に測設点の位置を視覚的・空間的に把握するには、画像出力手段がＬＣＤやＣＲＴ等の画像表示手段を備えることが好ましく、画像表示手段には測設点の位置が表示された概観画像が表示される。また、画像出力手段は例えば印刷手段を備え、測設点の位置が表示された概観画像が印刷される。これにより杭打作業者は紙等に印刷された概観画像を持ち歩いて参照したり、書き込みを加えたりすることができる。
【０００８】
画像出力手段は好ましくは、測設点に対する測設作業のために測量されたターゲットの位置を概観画像上に表示し、ターゲットの位置と測設点の位置との間の距離、測設作業のためにターゲットを移動すべき方向を表示する。これにより、杭打作業者は、現在のターゲットの測設点に対する位置を視覚的・空間的に把握できるため測設点の探索が極めて容易になる。また、測設が終了した測設点とこれから測設を行なう測設点の区別を容易かつ確実に認識できるようにするには、概観画像上に表示された測設点のうち、測設作業が終了した測設点を測設作業が未だ行なわれていない測設点の表示と異なる表示方法により表示する（例えば表示記号の色や形状を替える）ことが好ましい。
【０００９】
画像出力手段は、複数の測設点の間の相対的な位置関係に基づき算出される測量情報を概観画像上に表示する。また、画像出力手段は、測点の位置を概観画像上に表示し、測設点と測点との間の相対的な位置関係に基づき算出される測量情報を概観画像上に表示する。このとき画像出力手段は画像表示手段を備え、測量システムは画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段を備えることが好ましく、測量情報に係わる測設点又は測点は、この入力手段により概観画像上に表示された測設点又は測点の位置を指定することにより決定される。これにより、様々な測量情報を、測設点や測点が表示された概観画像上の点を指定することにより得ることができるので、作業者は、ポインティングデバイスを用いて視覚的かつ簡便な操作により測設点や測点に係る測量解析情報（距離、面積、体積、角度等）を導き出すことができる。
【００１０】
また、本発明の測量システムは、概観画像を撮影するカメラが非測定用のカメラであることや、焦点調整やズーミング操作等により内部定位要素が明らかでない場合等においても精度よく対応付を行なうために、概観画像内において任意に指定される複数の基準点の測量手段により測定される３次元的な位置情報と、基準点の概観画像上の２次元的な位置情報との対応から、概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する内部標定手段とを備えることが好ましい。このとき基準点の位置が画像表示手段の任意の位置を指定することができる入力手段を用いて、概観画像上の任意の位置を指定することにより決定されることが好ましい。これにより補助器具等を用いることなく極めて簡便な操作で内部標定を行なうことが可能となる。また、同様に、概観画像と測量手段との間の位置関係（外部標定要素）は、測量手段により測定された基準点の３次元的な測量情報や既知の測量情報と、基準点の概観画像上の２次元的な位置情報との関係から算出される。
【００１１】
測量手段は例えば、概観画像よりも高倍率の拡大画像を撮影可能な撮像手段を備え、撮像手段により測量手段の視準方向の拡大画像を概観画像上に表示することができる。これにより、より容易に測設点とターゲットのズレを視覚的・空間的に把握することが可能となる。また、視覚的のみならずデータとして正確（計量的）に測設点の位置を確認するには、画像出力手段は、測設点の３次元的な位置情報を表示することが好ましい。更に画像出力手段は、概観画像を撮影した位置と、測設点、又は測点、あるいは測量手段の位置との関係を平面図として表示可能であることが好ましい。これにより、測設点や測点同士、あるいは測量手段との間の空間的な配置をより容易に認識することが可能となる。
【００１２】
また、測設点や測点に関する情報の参照を容易なものとするには、測設点及び測点に関連する測量情報を概観画像の画像データと関連付けて記録可能なデータ記録手段を備えることが好ましい。更に、測量システムは携帯端末を有し、携帯端末が画像出力手段を備えることが好ましい。これにより、杭打作業者は携帯端末の画像出力を参照しながら測設作業を行なうことができる。
【００１３】
本発明の携帯端末は、上記測量システムにおいて用いられるものである。
【００１４】
また、本発明のデジタルカメラは、測量機を用いて測設される測設点を含む測量現場の概観画像を撮影可能な撮像手段と、概観画像内において任意に指定される複数の基準点の２次元的な位置情報と測量機により測定される複数の基準点の３次元的な測量情報に基づいて、概観画像と測量機との間の位置関係を算出する位置関係算出手段と、位置関係から、測量機により測定される測点の３次元的な測量情報と、測設点の３次元的な位置情報とを、それぞれ対応する概観画像上の２次元的な位置情報に対応付ける対応付手段と、対応付手段の対応付けに基づいて測設点の位置を概観画像上に表示する画像表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
本発明の測量支援装置は、測量機を用いて測設される測設点を含む測量現場の概観画像と測量機との間の位置関係を算出する位置関係算出手段と、位置関係に基づいて前記測量機により測定される測点の３次元的な測量情報と測設点の３次元的な位置情報とを、それぞれ対応する概観画像上の２次元的な位置情報に対応付ける対応付手段と、対応付手段の対応付けに基づいて、測設点の位置を概観画像上に表示する画像表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
本発明の測量支援プログラムは、コンピュータに、測設点を含む測量現場の概観画像と測量機との間の位置関係を算出する手順と、位置関係に基づいて測量機により測定される測点の３次元的な位置情報と測設点の３次元的な位置情報とをそれぞれ対応する概観画像上の２次元的な位置情報に対応付ける手順と、対応付けに基づいて測設点の位置を概観画像上に表示する手順とを実行させること特徴としている。
【００１７】
また本発明の測設測量の方法は、測設点を含む測量現場の概観画像を撮影するステップと、概観画像と測量機との間の位置関係を算出するステップと、位置関係に基づいて、測設点の位置を概観画像上に表示するステップと、測量機により測設点に対する測設作業のためにターゲットの３次元的な位置情報を測定するステップと、ターゲットを測設点に誘導するために、上記位置関係に基づいてターゲットの位置を概観画像上に表示するステップとを備えたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態である測量機とカメラを用いた測量システムの概略を示すブロック図である。
【００１９】
測量機１０は例えばトータルステーション等であり、測距部１１と測角部１２とを備える。測距部１１は視準された測点までの斜距離を例えば光波測距により検出し、測角部１２はこのときの水平角、高度角等を検出する。測距部１１及び測角部１２はそれぞれシステムコンロール回路１３に接続されており、システムコントロール回路１３からの指令に基づき制御される。例えば測距部１１はシステムコントロール回路１３の指令に基づいて測距を行い、測定値をシステムコントロール回路１３に送出する。一方、測角部１２は常時角度を測定しておりシステムコントロール回路１３からの要求に応じて測定値をシステムコントロール回路１３へ送出する。検出された斜距離、水平角、高度角等の測定値はシステムコントロール回路１３において処理される。システムコントロール回路１３には、インターフェース回路１６が接続されており、インターフェース回路１６は、例えばインターフェースケーブルを介して例えばデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）２０等に接続される。なお、インターフェース回路１６は、例えばデータコレクタ（図示せず）やコンピュータ等の周辺機器にも接続可能である。
【００２０】
また、測量機１０には、ＣＣＤ等の撮像素子１８が設けられており、撮像レンズ１７を介して視準点近傍の画像が撮影可能である。撮像素子１８からの画像信号は、画像信号処理回路１９においてホワイトバランス補正、ガンマ補正等の所定の画像処理が施され、システムコントロール回路１３を介して表示器１５に例えばシースルー画像として表示される。なお撮像素子１８の駆動は、システムコントロール回路１３からの駆動信号により制御される。また、システムコントロール回路１３には、スイッチ群１４が接続されており、作業者のスイッチ操作に基づいてシステムコントロール回路１３での各種処理が行なわれる。
【００２１】
なお、測距・測角に用いられる視準望遠鏡１０ａ（図３参照）の光学系を撮像レンズ１７の光学系に用いてもよい。この場合、撮像素子１８で撮影される画像は、視準望遠鏡１０ａの視野と略一致する。
【００２２】
デジタルスチルカメラ２０には、ＣＣＤ等の撮像素子２１が設けられており、撮像レンズ２２を介して被写体の映像を撮像可能である。すなわち、撮像素子２１では被写体の映像が画像信号として検出され、画像信号処理回路２３へ出力される。画像信号処理回路２３では、入力された画像信号に対してＲＧＢゲイン補正、ホワイトバランス補正、ガンマ補正やスーパインポーズ（重畳）等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像信号は例えば表示部（例えばＬＣＤ等の画像表示手段）２４に送出されシースルー画像として表示される。また、システムコントロール回路２６に接続されたスイッチ群２９に設けられたシャッターボタン（図示せず）が押下されると、被写体の映像がデジタル画像として画像メモリ２５に一時的に記憶される。
【００２３】
画像メモリ２５に記憶されたデジタル画像は、画像信号処理回路２３を介して表示部２４に表示可能であるとともに、システムコントロール回路２６を介して記録媒体（ＩＣカードや光学的あるいは磁気的な記録媒体等）２７に記録可能である。記録媒体２７に記録された画像はシステムコントロール回路２６により表示部２４に表示することが可能である。また、デジタルスチルカメラ２０をコンピュータ等の周辺機器にインターフェース回路２８を介して接続し、撮像された画像を画像データとして伝送し表示することも可能である。
【００２４】
デジタルスチルカメラ２０は、更にデータ送信回路３２を備え、データ送信回路３２は、電波や光信号等を用いて携帯端末（ＰＤＡ）５０等との間でデータ通信を行なう。すなわち、データ送信回路３２からは、画像表示部（図示せず）を備える携帯端末５０に対してシステムコントロール回路２６を介した画像メモリ２５の画像データ等を送信することができる。
【００２５】
システムコントロール回路２６には、ポインティングデバイス３０が接続されており、これにより表示部２４の画面上の任意の位置を指定することが可能である。ポインティングデバイス３０としては、例えば十字キー、トラックボール、ジョイスティック、タッチスクリーン等が用いられる。また、システムコントロール回路２６にはメモリ３１が接続されている。
【００２６】
次に図１、図２、図３を参照して第１の実施形態の測量システムにおける単写真標定処理について説明する。図２は、第１の実施形態の測量システムにおける単写真標定処理のフローチャートであり、図３は第１の実施形態の測量システムにおける測量機およびカメラの配置を概念的に示す図である。
【００２７】
まずステップＳ１０１において、オペレータはデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）２０により測量現場の概観を撮影する。撮影された１枚のデジタル画像（概観画像）には、測量されるべき測点が複数含まれる。ステップＳ１０２では、撮影された概観画像が例えばデジタルスチルカメラ２０の表示部２４に表示され、表示された概観画像において３次元的に配置された複数の点（画素）がオペレータによりポインティングデバイス３０を用いて選択され、選択された画素に対応する実空間内の物点が基準点Ｐ_i（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）（基準点は概観画像と測量情報の位置関係計算のために任意選択した測点の事）として指定される。このとき指定された各基準点Ｐ_iに対応する撮像面上の像点Ｐ_i’の位置が、それぞれ２次元の画像座標（ｘｐ_i’，ｙｐ_i’）として求められる。なお画像座標系は、画像左上を原点としたｙ軸下向きが正の２次元座標系である。また、基準点の数ｎは３次元的に配置された例えば１１以上の数である。
【００２８】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２において指定された各基準点Ｐ_iの斜距離及び（高度、水平）角度が測量機１０を用いてオペレータにより測定され、測定値はインターフェースを介してデジタルスチルカメラ２０のシステムコントロール回路２６へ伝送される。システムコントロール回路２６では、各基準点Ｐ_iの３次元座標（Ｘｐ_i，Ｙｐ_i，Ｚｐ_i）が所定の測量座標系において算出される。このとき各基準点Ｐ_iの測量座標（Ｘｐ_i，Ｙｐ_i，Ｚｐ_i）は、それぞれ像点Ｐ_i’の画像座標（ｘｐ_i’，ｙｐ_i’）に対応付けられる。なお、測量座標系としては、例えば測量機１０に設けられた視準望遠鏡１０ａ（図３参照）の高度角、水平角の回転中心を原点として用いてもよいし、国土地理院等で規定している絶対座標を用いてもよい。また、測量機が測量座標計算を行い、その値がデジタルカメラ２０のシステムコントロール回路２６へ伝送されるように構成してもよい。
【００２９】
ステップＳ１０４では後に詳述するように、各基準点Ｐ_iに対する測量座標と画像座標との対応から概観画像を撮影したときのデジタルスチルカメラ２０の位置および傾き等を表わす外部標定要素と、レンズディスト−ションや主点の画像中心からの偏心による共線条件のズレを補正するための内部定位要素が、例えば空間後方交会法により算出される。すなわち、デジタルスチルカメラ２０に固定された３次元カメラ座標系の原点の測量座標系における位置（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O）と、撮影時のカメラ座標系のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの回転角（ω，φ，κ）が外部標定要素として求められるとともに、カメラの内部定位要素（ｆ：レンズ投影中心から像面までの距離（画像距離）；Ｄ₂、Ｄ₄、Ｄ₆：ディスト−ション２次、４次、６次成分；Ｎ₁、Ｎ₂：ディスト−ションの非対称成分；Ｘ_C、Ｙ_C：主点の画像中心からの偏心量）が求められる。これにより、画像座標と測量座標との射影関係が確立される。なお、内部定位要素を上記（ｆ，Ｄ₂，Ｄ₄，Ｄ₆，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｘ_C，Ｙ_C）に設定した場合、外部標定要素及び内部定位要素を算出するのに必要な基準点の数は７点以上である。このうち、外部標定要素（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O，ω，φ，κ）を算出するのに必要な基準点の数は３点以上である。なお、本実施形態では、外部標定及び内部標定を行なうための基準点として１１点（以上）指定している。
【００３０】
なお、カメラ座標系は、レンズ中心（投影中心）Ｏを原点とした左手座標系であり、そのｚ軸、ｙ軸はスクリーン座標系のｓ’軸、ｔ’軸と平行であり、ｘ軸は撮像面と垂直で、像面とは反対の方向に向けて定義される。すなわち、撮像面上の点は（−ｆ，ｙ，ｚ）で表さられる。ここでスクリーン座標系は、主点を原点とした撮像面上の２次元座標系であり、ｓ’軸は撮像素子２１の水平ライン方向に、ｔ’軸は垂直ライン方向に対応する（図４参照）。
【００３１】
以上、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理により本実施形態の単写真標定処理は終了する。
【００３２】
次に図４、図５を参照して本実施形態におけるデジタルスチルカメラ２０の空間後方交会法による外部標定要素及び内部定位要素の算出方法（ステップＳ１０４）の原理について説明する。
【００３３】
図４は、３つの基準点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃とこれらの撮像面Ｓにおける像点Ｐ₁’、Ｐ₂’、Ｐ₃’との関係を模式的に示している。図５は図２のステップＳ１０４におけるデジタルスチルカメラ２０の位置および傾きを表す外部標定要素（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O，ω，φ，κ）及びカメラの内部定位要素（ｆ，Ｄ₂，Ｄ₄，Ｄ₆，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｘ_C，Ｙ_C）を算出する空間後方交会法のプログラムのフローチャートであり、その算出には最小二乗法を用いた逐次近似法が用いられる。なお、本実施形態では、上述したように基準点の数は７点以上であればいくつあってもよいが、ここでは、基準点が１１点指定された場合を例に説明を行なう。また、図４にはその内の３点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃のみが示される。
【００３４】
まず、ステップＳ２０１においてカメラの位置および傾きを表す外部標定要素（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O，ω，φ，κ）及び内部定位要素（ｆ，Ｄ₂，Ｄ₄，Ｄ₆，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｘ_C，Ｙ_C）に近似値として適当な初期値（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）及び（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）を与える。次にステップＳ２０２では、与えられた外部標定要素（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）及び内部定位要素（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）を用いて１１個の基準点Ｐ_i（ｉ＝１，２，・・・，１１）の測量座標（Ｘｐ_i，Ｙｐ_i，Ｚｐ_i）から各基準点Ｐ_iに対応する像点Ｐ_i’の近似的な画像座標（ｘｐ_Gi’，ｙｐ_Gi’）を算出する。
【００３５】
すなわち、基準点Ｐ_i（ｉ＝１，２，・・・，１１）のカメラ座標系における座標（ｘｐ_i，ｙｐ_i，ｚｐ_i）は、測量座標系における座標（Ｘｐ_i，Ｙｐ_i，Ｚｐ_i）から次の（１）式により求まるので、近似的な外部標定要素（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）、及び基準点Ｐ_iの測量座標（Ｘｐ_i，Ｙｐ_i，Ｚｐ_i）を（１）式に代入することにより、基準点Ｐ_iの近似的なカメラ座標（ｘｐ_Gi，ｙｐ_Gi，ｚｐ_Gi）を求めることができる。
【数１】

ここで行列｛Ｔ_jk｝は回転行列であり、各成分Ｔ_jkは例えば次式で表される。
Ｔ₁₁＝ｃｏｓφ・ｃｏｓκ
Ｔ₁₂＝ｃｏｓω・ｓｉｎκ＋ｓｉｎω・ｓｉｎφ・ｃｏｓκ
Ｔ₁₃＝ｓｉｎω・ｓｉｎκ−ｃｏｓω・ｓｉｎφ・ｃｏｓκ
Ｔ₂₁＝−ｃｏｓφ・ｓｉｎκ
Ｔ₂₂＝ｃｏｓω・ｃｏｓκ−ｓｉｎω・ｓｉｎφ・ｓｉｎκ
Ｔ₂₃＝ｓｉｎω・ｃｏｓκ＋ｃｏｓω・ｓｉｎφ・ｓｉｎκ
Ｔ₃₁＝ｓｉｎφ
Ｔ₃₂＝−ｓｉｎω・ｃｏｓφ
Ｔ₃₃＝ｃｏｓω・ｃｏｓφ
【００３６】
また基準点Ｐ_iに対応する像点Ｐ_i’の内部定位要素による補正前のスクリーン座標（ｓｐ_i’，ｔｐ_i’）は、撮影された基準点、投影中心、およびその像点が同一直線上にあるという共線条件から外部標定要素（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O，ω，φ，κ）、及び基準点Ｐ_iのカメラ座標（ｘｐ_i，ｙｐ_i，ｚｐ_i）を用いて次の（２）式により求められる。
【数２】

【００３７】
補正前のスクリーン座標（ｓｐ_i’，ｔｐ_i’）は、ディスト−ション等の影響を受けているが、これらは、（３）式に、各々の像点のＰ_i’のスクリーン座標（ｓｐ_i’，ｔｐ_i’）及び近似的な内部定位要素（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）を代入することにより補正される。すなわち、（３）式により補正後の近似的なスクリーン座標（ｓｃｐ_Gi’，ｔｃｐ_Gi’）が算出される。
【数３】

【００３８】
像点Ｐ_i’の近似的な画像座標（ｘｐ_Gi’，ｙｐ_Gi’）は補正された近似的なスクリーン座標（ｓｃｐ_Gi’，ｔｃｐ_Gi’）を次の（４）式に代入することにより求められる。
【数４】

ここで、Ｐｘ、ＰｙはそれぞれＣＣＤの水平、垂直方向の画素ピッチであり、Ｗ、Ｈはそれぞれ画像の水平、垂直方向のピクセル数である。
【００３９】
ステップＳ２０３では、近似的に与えられた外部標定要素（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）及び内部定位要素（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）の値が適切か否かを判定するためのメリット関数Φが計算される。メリット関数Φは例えば（５）式で定義される。
【数５】

すなわち、本実施形態においてメリット関数Φは概観画像上で指定された基準点Ｐ_iの像点Ｐ_i’の画像座標（ｘｐ_i’，ｙｐ_i’）と、測量により求められた基準点Ｐ_iの測量座標（Ｘｐ_i，Ｙｐ_i，Ｚｐ_i）および近似的に与えられた外部標定要素（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）及び内部定位要素（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）から求められた像点Ｐ_i’の近似的な画像座標（ｘｐ_Gi’，ｙｐ_Gi’）との間の距離の２乗に対応している。
【００４０】
次にステップＳ２０４において、メリット関数Φが所定値よりも小さいか否かが判定される。すなわち、近似的に与えられた外部標定要素（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）及び内部定位要素（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）による像点Ｐ_i’の近似的な画像座標（ｘｐ_Gi’，ｙｐ_Gi’）が、概観画像上で指定された基準点Ｐ_iの像点Ｐ_i’の画像座標（ｘｐ_i’，ｙｐ_i’）に十分近いか否かが判定される。Φ＜所定値の場合にはこの処理は終了し、現在与えられている外部標定要素（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）及び内部定位要素（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）の値を、概観画像撮影時のカメラの位置、傾きを表す外部標定要素、及び内部定位要素であるとする。
【００４１】
一方、ステップＳ２０４においてΦ≧所定値であると判定された場合には、ステップＳ２０５において近似的に与えられた外部標定要素（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）及び内部定位要素（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）に対する補正量（δＸ，δＹ，δＺ，δω，δφ，δκ，δｆ，δＤ₂，δＤ₄，δＤ₆，δＮ₁，δＮ₂，δＸ_C，δＹ_C）が例えば最小二乗法により求められる。すなわち、共線条件である（２）式の（ｓｐ_i’，ｔｐ_i’）に（３）式の（ｓｃｐ_i’，ｔｃｐ_i’）を代入し、近似値である外部標定要素（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）及び内部定位要素（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）の周りにテイラー展開し高次の項を省いて線形化する。この線形化された式において補正量（δＸ，δＹ，δＺ，δω，δφ，δκ，δｆ，δＤ₂，δＤ₄，δＤ₆，δＮ₁，δＮ₂，δＸ_C，δＹ_C）を未知量とする正規方程式を作成し、適正な補正量（δＸ，δＹ，δＺ，δω，δφ，δκ，δｆ，δＤ₂，δＤ₄，δＤ₆，δＮ₁，δＮ₂，δＸ_C，δＹ_C）を求める。
【００４２】
ステップＳ２０６では、ステップＳ２０５において算出された補正量（δＸ，δＹ，δＺ，δω，δφ，δκ，δｆ，δＤ₂，δＤ₄，δＤ₆，δＮ₁，δＮ₂，δＸ_C，δＹ_C）に基づいて近似値である外部標定要素（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G）及び内部定位要素（ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）の値が更新される。すなわち、（Ｘ_GO，Ｙ_GO，Ｚ_GO，ω_G，φ_G，κ_G，ｆ_G，Ｄ_2G，Ｄ_4G，Ｄ_6G，Ｎ_1G，Ｎ_2G，Ｘ_CG，Ｙ_CG）の各値は、それぞれ（Ｘ_GO＋δＸ，Ｙ_GO＋δＹ，Ｚ_GO＋δＺ，ω_G＋δω，φ_G＋δφ，κ_G＋δκ，ｆ_G＋δｆ，Ｄ_2G＋δＤ₂，Ｄ_4G＋δＤ₄，Ｄ_6G＋δＤ₆，Ｎ_1G＋δＮ₁，Ｎ_2G＋δＮ₂，Ｘ_CG＋δＸ_C，Ｙ_CG＋δＹ_C）に置き換えられカメラの位置及び内部定位が更新される。その後処理はステップＳ２０２へ戻り、ステップＳ２０４においてΦ＜所定値と判定されるまでステップＳ２０２〜ステップＳ２０６が繰り返し実行される。
【００４３】
次に図１、図６〜図７を参照して、第１の実施形態の測量システムを用いた測設測量について説明する。
【００４４】
図６は、本実施形態における測設測量の手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０１において、図２のフローチャートの単写真標定処理が行なわれる。なお、図２のステップＳ１０１で撮影される概観画像は、測設点が含まれる範囲で撮影される。単写真標定処理により求められた、概観画像撮影時のデジタルスチルカメラ２０の外部標定要素（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O，ω，φ，κ）及び内部定位要素（ｆ，Ｄ₂，Ｄ₄，Ｄ₆，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｘ_C，Ｙ_C）は、ステップＳ３０２において例えば記録媒体２７やメモリ３１に記録される。
【００４５】
記録媒体２７あるいはメモリ３１には、設計値等である測設点（Ｑ₁、Ｑ₂、・・・、Ｑ₇）の位置データが記録されており（位置データは、キー入力等により作業者がその都度入力してもよい）、ステップＳ３０３では外部標定要素（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O，ω，φ，κ）と内部定位要素（ｆ，Ｄ₂，Ｄ₄，Ｄ₆，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｘ_C，Ｙ_C）の値から測設点の位置データに対応する画像座標が算出され、概観画像上に測設点の位置を表わす記号（例えば円形記号）と例えば識別名（番号等）が図７のように表示される。また測設点を表す記号は、それ以外の測定点を表す記号の色、形状、大きさを区別して表示する事もできる（例えば、測設点を白色円形、測定点を白色三角形、基準点を白色2重丸等で表示）。また、測設点の位置データを測設点の記号の傍に表示するモードを設けてもよい。なお、測量機の位置と測設点の位置データとの関係は、予め位置が知られている予点（境界杭等）の位置データから求められる。例えば測設点と予点の位置データは、同じ座標系で表わされており、少なくとも２つの予点（又は、1つの予点と方位）と測量機との関係が測量等により求められれば、測設点の位置データを測量座標系で表わすことができ、外部標定要素との関係が求まる。
【００４６】
ステップＳ３０４では、表示部２４に表示された概観画像が、データ送信回路３２により杭打作業者が携帯する携帯端末５０に送信され、携帯端末５０の画像表示部には、送信された概観画像が表示される。杭打作業者は、携帯端末に表示された概観画像を参照して、探索しようとしている測設点の近くにターゲット（例えばプリズム）を持って移動する。
【００４７】
ステップＳ３０５では、測設点探索のためのモード選択が行われる。本実施形態では、測設点の探索を支援する方法として以下に説明するモード１とモード２を備えており、作業者は、例えばスイッチ群２９の所定のモード選択スイッチ（図示せず）を操作してモード１、モード２の何れかを選択する。
【００４８】
ステップＳ３０５において作業者がモード１を選択した場合、処理はステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、測量機１０を杭打作業者が保持するターゲットに視準してターゲットの位置を測定する。ターゲットの測定データは測量機１０からデジタルスチルカメラ２０に送られ、概観画像上にはターゲットの位置を表わす記号Ｔが対応する位置にスーパインポーズされ、同時に現在探索している測設点（例えばＱ₂）とターゲットとの間の距離（例えば５００）が所定の単位（例えばｍｍ）で表示される。また、ターゲットの移動方向（杭打作業者の移動方向）が、例えばターゲットＴと測設点Ｑ₂を結ぶ矢印等の記号を表示することにより表わされる。更に、測設点やターゲットの位置データを所定の座標系（測量座標や絶対座標等）を用いて、各記号の傍に表示してもよい。また、ターゲットの測量は任意時間間隔毎（連続）に行い概観画像表示位置に常時フィードバックをかけてもよい。
【００４９】
これらの概観画像上の表示は、携帯端末５０に伝送され画像表示される。杭打作業者は、各記号がスーパインポーズされた概観画像を参照して測設点を探索してターゲットを更に移動し、測設点とターゲットの距離が制限値内となるまでこの作業を繰り返す。なお、自動視準機能を備えた測量機では、ステップＳ３０６におけるターゲットへの視準は自動的に行なわれ、測量機は杭打作業者が保持するターゲットを自動追尾する。自動視準機能を備えない測量機では、２人１組で作業が行なわれ、測量機を操作する作業者がターゲットへの視準を随時行なう。
【００５０】
ステップＳ３０６において、ターゲットと測設点との間の距離が制限値内に達し、測設点の探索が終了したと判断された場合には、ステップＳ３０７においてスイッチ群２９の所定のスイッチを操作し、測設が終了し、例えば杭打ちが行なわれた測設点の記号の色や、形状、大きさ等が変更される（例えば測設点Ｑ₁のように白色丸から赤色丸のように色変更し、又図示しないが○から△のように形状変更してもよい）。また、制限値内に入った場合、測量機１０からの信号により自動的に変更してもよい。また、デジカメスチルカメラ２０側にて、任意範囲画素範囲内に入った場合に自動的に変更してもよい。さらに、測設点の設計値と実際に測設した位置には精度範囲内において誤差が発生する。測設終了時に表示位置は設計位置のままで色・形状・大きさを変更してもよいし、実際に測設した値に基づいた位置で色・形状・大きさを変更して表示してもよい。これにより、測設作業が終了した測設点を概観画像上で視覚的に確認することができる。ステップＳ３０８では、概観画像にスーパインポーズされた測設点の３次元的な位置や画面上の２次元的な位置等の測量情報や、測設が終了したか否かを表わすフラッグ等の情報が、必要に応じて概観画像の画像データと対応付けて記録媒体２７の１つのファイル、あるいはグループとして関連付けられた複数のファイルに記録される。以上で測設測量の作業は終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ３０５において、モード２が選択された場合には、処理はステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９では、ステップＳ３０６と同様に、測量機１０を杭打作業者が保持するターゲットに視準してターゲットの位置を測定するとともに測量機１０に搭載された撮像素子１８により視準された方向のターゲットと探索中の測設点を含む画像が撮影される。撮影された画像データ及びターゲットの測定データは測量機１０からデジタルスチルカメラ２０に送られる。表示部２４の概観画像上にはターゲットの位置を表わす記号Ｔが対応する位置にスーパインポーズされるとともに、測量機１０で撮影された画像Ｓが概観画像上にスーパインポーズされる。図８に、このときに表示部２４に表示される概観画像の一例を示す。画像Ｓは、ターゲット周辺を望遠撮影した画像であり、画像Ｓ内には現在探索している測設点（例えばＱ₂）とターゲットとの間の距離（例えば５０）が所定の単位（例えばｍｍ）で拡大されて表示される。また、ターゲットの移動方向（杭打作業者の移動方向）が、例えばターゲットＴと測設点Ｑ₂を結ぶ矢印等の記号を表示することにより表わされる。更に、測設点やターゲットの位置データを所定の座標系（測量座標や絶対座標等）を用いて、各記号の傍に表示してもよい。
【００５２】
ステップＳ３０６と同様に、これらの画像は杭打作業者が携帯する携帯端末５０に送信され表示される。杭打作業者はこの画像や位置データを参照して、測設点を探索する。ターゲットと測設点との間の距離が制限値内に達し、測設点の探索が終了したと判断された場合には、ステップＳ３０７においてスイッチ群２９の所定のスイッチを操作し、測設が終了し、例えば杭打ちが行なわれた測設点の記号の色や、形状、大きさ等が変更される（例えば測設点Ｑ₁のように白色丸から赤色丸のように色変更し、又図示しないが○から△のように形状変更してもよい）。
【００５３】
また、制限値内に入った場合、測量機１０からの信号により自動的に変更してもよい。また、デジカメスチルカメラ２０側にて、任意範囲画素範囲内に入った場合に自動的に変更してもよい。さらに、測設点の設計値と実際に測設した位置には精度範囲内において誤差が発生する。測設終了時に表示位置は設計位置のままで色・形状・大きさを変更してもよいし、実際に測設した値に基づいた位置で色・形状・大きさを変更して表示してもよい。以下上述したステップＳ３０８が実行され、この測設測量作業は終了する。なお、他の測設点に対する測設作業を行なう場合は、ステップＳ３０４以下を繰り返す。
【００５４】
本発明はノンプリズム測距儀、プリズム使用測距儀のどちらに適用することも可能である。ノンプリズム測距儀の場合、ステップＳ３０６、Ｓ３０９以外は同様な作業内容にて、以下のような測設点の視準ガイドとして使用することで作業性をあげることもできる。
【００５５】
例えば、図６のフロ−のモ−ド1を選択した場合、ステップＳ３０５において任意視準点の測量（例えば地面の反射を使用して測量）を行いその測点を概観画像上に表示させ、測設点マ−クとのずれを確認しＴＳの視準のガイドとして作業性をＵＰする事ができる。また、測量を任意時間間隔毎（連続測量）に行い、その測量位置を概観画像上に表示して、視準ガイドとしてもよい。さらにノンプリ測距儀はレ−ザポインタ機能を備えているものがあり、その機能を使用することもできる。すなわち測設点付近まで移動している杭打作業者はレーザでポイントされたポインタ位置を探して杭を打つ事が可能となる。モ−ド２を選んだ場合には、ＴＳに組み込まれたＣＣＤ画像を使用しさらに拡大した画像を使用できる以外は上記と同様に行う事ができる。なお、本実施形態においては、概観画像上の測設点マ−クと測点マ−クを区別するため測点を＋記号等で表すように色・形状・大きさ等をかえて表示する事が必要である。
【００５６】
なお、本実施形態の測量システムでは、図７に示されるように、ステップＳ３０６、ステップＳ３０９において、ターゲットＴのみならず測量機１０を用いて任意の測点（Ｒ₁、Ｒ₂等）を測量し、その位置を概観画像上に表示することができる。また、ステップＳ３０６、ステップＳ３０９で画像表示される、測設点（Ｑ₁、・・・、Ｑ₇）、ターゲット（Ｔ）、測点（Ｒ₁、Ｒ₂）等の位置データは、水平角θ_h、高度角θ_v、距離Ｌであってもよく、この場合、水平角θ_hは、例えばポインティングデバイス３０等の入力デバイスを用いて任意に指定される基準線（水平角基準線）Ｈに基づいて表わされる。
【００５７】
本実施形態では、測設点や、測定された測点の３次元座標（測量座標等）は、概観画像の画像座標と対応付けられている。したがって、本実施形態の測量システムでは、これらの対応関係を利用して、例えば、ポインティングデバイス３０を用いて任意に選択される２つの測設点間の距離（例えばＱ₁とＱ₅の距離）や、測設点と測点の間の距離（例えばＱ₃とＲ₂の距離）等、複数の点の間の相対関係を表わすデータを計算・表示させる機能を備える。なお、距離としては、斜距離の他にも、例えば水平距離、高低差等の測量情報を表示可能である。また、２点間の距離の他にも、連続する複数の測設点や測点間の合計距離や、３点以上の点により指定される領域の面積・体積や角度等の測量解析情報を表示する機能も備える。
【００５８】
また、本実施形態の測量システムは、概観画像を撮影したカメラ位置、測量機の位置、測設点・測点の位置等の相互位置関係を図９のように水平面内の位置として表示する機能を備える。このとき、測量機（ＴＳ）１０に対するカメラ（ＤＳＣ）２０の外部標定要素を画面上に表示してもよい。なお、図９の平面画像は、例えば、ステップＳ３０６、Ｓ３０９等において、スイッチ群２９の所定のスイッチや、携帯端末５０で所定の操作されると、概観画像に替えて画面上に表示される。また、ステップＳ３０８において、この平面画像を記録媒体２７に記録することも可能である。なお平面画像は、例えば概観画像と同グループのファイルとして記録される。
【００５９】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、測量機で得られる測量情報をカメラで撮影される概観画像内の位置に、簡便にかつ正確に対応付けることができるため、測設点に対するターゲットの位置を概観画像や平面画像を用いて、視覚的・空間的に容易に把握することができる。したがって、測設作業を極めて効率的に進めることができる。また、測設点や測定された測点との間の様々な関係である測量解析情報（距離、面積、体積、角度等）を画面上で測設点や測点を指定することにより、簡便に求めることができる。
【００６０】
更に、第１の実施形態によれば、使用したデジタルスチルカメラが非測定用カメラである場合や、ズーム機能やピント調整等により内部定位が不明なカメラにおいても、カメラの外部標定要素及び内部定位要素を簡便・迅速に算出することができる。
【００６１】
なお、デジタルスチルカメラにプリンタを接続し、本実施形態で画像表示された概観画像や平面画像を印刷し、これを参照することにより測設測量の作業を行なってもよい。
【００６２】
なお、概観画像の撮影に望遠等の焦点距離が長いレンズを使用する場合には、内部定位要素の一つであるディスト−ションは小さく、実質的に無視できる場合がある。すなわち、内部定位要素のうち（Ｄ₂，Ｄ₄，Ｄ₆，Ｎ₁，Ｎ₂）は無視することができ、未知の内部定位要素は（ｆ，Ｘ_C，Ｙ_C）のみとなる。内部定位要素（ｆ，Ｘ_C，Ｙ_C）を求めるには、３次元的に配置された５点以上の基準点Ｐ_iがあれば足りる。また、主点の画像中心からの偏心が無視でき、ディスト−ションの非対称性成分、ディスト−ション４次、６次成分が無視できる場合には、求める内部定位要素は（ｆ，Ｄ₂）となり、内部標定のための基準点の数は４点で足りる。以上のように求めるべき内部標定要素の数が少ない場合には、内部標定のための基準点の数を少なくすることができるので、測定の手間・時間を節約できる。
【００６３】
なお、本実施形態では、測量機１０に対してデジタルカメラ２０が任意に配置される場合を例に説明を行なったが、例えば、測量機１０にカメラを取付けるための器具を設けるなどして、デジタルカメラ２０を測量機１０の視準望遠鏡１０ａ（図３参照）と光学的に等価な位置に配置してもよく、この場合、外部標定要素の未知数の数を減らすことができるので、基準点の数を減らすことができる。なお、デジタルカメラを視準望遠鏡１０ａと光学的に等価な位置に配置する場合には、測量機はセオドライト等の角度のみの計測を行なう機器であってもよい。
【００６４】
次に、図１０を参照して本発明における第２の実施形態の測量システムについて説明する。第２の実施形態は第１の実施形態と略同様であるので、第１の実施形態とは異なる構成についてのみ説明する。なお第１の実施形態と共通の構成には同一参照符号を用いる。
【００６５】
図１０は、第２の実施形態における測量システムの概略的な構成を示すブロック図である。第２の実施形態では、測量現場の概観画像の撮影に例えば通常市販されているデジタルスチルカメラ２０’が用いられる。まず、デジタルスチルカメラ２０’は、インターフェースケーブルを介して例えばノート型パソコン（ＰＣ）等のコンピュータ４０に接続され、撮影された測量現場の概観画像は、コンピュータ４０に伝送される。その後コンピュータ４０はインターフェースケーブルを介して測量機１０に接続される。コンピュータにはマウス、トラックボール、ジョイスティック、キーボード等の入力装置４１や、ハードディスク、ＤＶＤ、ＭＯ、ＩＣカード等の記録媒体４２、ＬＣＤ、ＣＲＴ等の画像表示装置（画像表示手段）４３、及び電波や光を用いた通信装置であるデータ送信装置４４が接続されている。データ送信装置４４からは、画像データ等が杭打作業者が携帯する携帯端末（ＰＤＡ）５０に送信される。
【００６６】
コンピュータ４０に伝送された概観画像の画像データは、例えば記録媒体４２に記録される。概観画像はコンピュータ４０にインストールされている測量支援プログラムにより画像表示装置４３に表示される。以下図２のステップＳ１０２以降の処理と同様の処理がコンピュータ４０の測量支援プログラムにより測量機１０とコンピュータ４０との間において行なわれ、概観画像に対する単写真標定が行なわれる。すなわち、オペレータは画像表示装置４３に表示された概観画像において、３次元的に配置された複数の点（画素）を基準点Ｐ_iとして入力装置４１のポインティングデバイスを用いて指定し、指定された基準点Ｐ_iの位置を測量機１０により測定する。測量支援プログラムは基準点Ｐ_iに対応する像点Ｐ_i’の画像座標と測定値から算出された基準点Ｐ_iの測量座標とから概観画像撮影時のデジタルスチルカメラ２０’の外部標定要素（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O，ω，φ，κ）と内部定位要素（ｆ，Ｄ₂，Ｄ₄，Ｄ₆，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｘ_C，Ｙ_C）を算出し、画像座標と測量座標との射影関係を確立する。測量支援プログラムは測量機１０から測点の測定データを取得して、確立された射影関係に基づいて画像表示装置４３に表示された概観画像上に測点の位置を示すマークや測定値を表示する。また、測量データ、画像データ、内部定位要素、外部標定要素等は関連付けられて記録媒体４２に記録される。
【００６７】
コンピュータ４０では、更に、第１の実施形態と同様に図６のステップＳ３０２以降の処理が測量機１０と間のデータ通信に基づいて行なわれ、作成された画像データは、携帯端末５０に送信される。
【００６８】
以上のように、第２の実施形態においても第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。また、第２の実施形態では、市販のデジタルカメラを用いることができる。更に第２の実施形態のコンピュータを測量を支援するための専用の装置として構成してもよいが、本実施形態の測量支援プログラムを汎用のノート型パソコンにインストールして用いることができるので、より簡略にかつ低コストで上記測量システムを提供することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、概観画像上においてポインティングデバイスを用いて任意に基準点を指定したが、撮影範囲内に例えば寸法が既知の基準尺や、任意に配置できる基準マーク等を配置し、これらを基準点として外部標定要素を求めてもよい。この場合、概観画像上において基準尺や基準マークの位置がポインティングデバイス等を用いて選択される。また基準尺や基準マークが用いられる場合には、例えば画像処理を用いて基準点の概観画像上の位置を自動的に検出してもよい。
【００７０】
本実施形態では、測量機として斜距離と（高度、水平）角度を測定可能なトータルステーションをあげたが、セオドライトに光波測距儀等組み合わせた装置等の所定の座標系における測点の３次元座標を算出可能な測量機であれば他の測量機であってもよく、例えばＧＰＳ（global positioning system）等を利用した測量機であってもよい。また、測量機において測定される角度は、高度角、水平角以外の角度であってもよく、例えば斜平面内の２点の間の角度であってもよい。当然、国土地理院の絶対座標でもよいし、任意座標でもよい。
【００７１】
また第２の実施形態では、測量機に接続されたコンピュータを用いたが、第２の実施形態におけるコンピュータの機能を測量機に一体的に持たせてもよい。
【００７２】
本実施形態では、測量機からデジタルスチルカメラ、またはコンピュータへの測量データの伝送は、インターフェース回路を介して行なわれたが、例えばオペレータがキーボード等の入力装置を用いてデジタルスチルカメラやコンピュータに測量データを入力してもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、測設測量における作業効率を向上させることができる。更に詳しくは、本発明によれば、測量機で得られる測量情報とカメラで得られる画像情報とを簡便かつ効率的に関連付けることにより、測設点の視覚的・空間的な認識を容易にし、測設測量における位置誘導の作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態である測量システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の測量システムにおける単写真標定処理のフローチャートである。
【図３】第１の実施形態の測量システムにおける測量機およびカメラの配置を概念的に示す図である。
【図４】３つの基準点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃と撮像面Ｓにおける像点Ｐ₁’、Ｐ₂’、Ｐ₃’との関係を模式的に示す図である。
【図５】デジタルスチルカメラの位置および傾きを表す外部標定要素（Ｘ_O，Ｙ_O，Ｚ_O，ω，φ，κ）及びカメラの内部定位要素（ｆ，Ｄ₂，Ｄ₄，Ｄ₆，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｘ_C，Ｙ_C）を算出する空間後方交会法のプログラムのフローチャートである。
【図６】第１の実施形態の測量システムにおける測設測量の手順を示すフローチャートである。
【図７】モード１を用いて測設測量を行なった場合における概観画像の画像表示の一例である。
【図８】モード２を用いて測設測量を行なった場合における概観画像の画像表示の一例である。
【図９】測設点、測点、測量機及び概観画像を撮影したカメラ位置を平面図上で表わした画像表示の一例である。
【図１０】第２の実施形態における測量システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 測量機
１６、２８ インターフェース回路
２０ デジタルスチルカメラ
２４ 表示部
２６ システムコントロール回路
２７、４２ 記録媒体
３０ ポインティングデバイス
４０ コンピュータ
４１ 入力装置
４３ 画像表示装置

Claims (33)

1. 測量情報を得るための測量手段と、
   前記測量情報が基準とする座標系と、予め位置が知られている予点に対する３次元的な位置情報が与えられた測設点が撮影された測量現場の概観画像との間の位置関係を算出する位置関係算出手段と、
   前記位置関係および前記予点と前記座標系の間の位置関係から、前記測設点の３次元的な位置情報を、それぞれ対応する前記概観画像上の２次元的な位置情報に対応付ける対応付手段と、
   前記対応付手段の対応付けに基づいて、前記測設点の位置を前記概観画像上に重畳して出力する画像出力手段とを備え、
   前記位置関係が、前記概観画像内において任意に指定される複数の基準点の前記測量手段により測量される３次元的な測量情報、又は既知の３次元的な測量情報と、前記基準点の前記概観画像上の２次元的な位置情報との関係から算出され、
   前記対応付け手段が、前記測点の測量情報を、それぞれ対応する前記概観画像上の２次元的な位置情報に対応付け、前記画像出力手段が、前記測点の位置を前記概観画像上に重畳して出力する機能を備える
   ことを特徴とする測量システム。
2. 前記測量手段が、前記概観画像よりも高倍率の拡大画像を撮影可能な撮像手段を備え、前記撮像手段により前記測量手段の視準方向の拡大画像を前記概観画像上に重畳することを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
3. 前記測点の測量情報が、既知の測量情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
4. 前記既知の測量情報が所与の地理データであって、前記画像出力手段には、前記所与の地理データの位置が重畳された前記概観画像が出力されることを特徴とする請求項３に記載の測量システム。
5. 前記概観画像上に表示された前記測設点のうち、測設作業が終了した測設点を測設作業が未だ行なわれていない測設点の表示方法とは異なる表示方法により重畳することを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
6. 前記画像出力手段が、前記概観画像を撮影した位置と、前記測設点、又は前記測点、あるいは前記測量手段の位置との関係を平面図として表示する機能を備えることを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
7. 前記画像出力手段が、前記測設点と前記測点との間の相対的な位置関係に基づき算出される距離、面積、体積、角度の少なくとも１つを含む測量解析情報を前記概観画像上に重畳することを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
8. 前記画像出力手段が、複数の測設点の間の相対的な位置関係に基づき算出される距離、面積、体積、角度の少なくとも１つを含む測量解析情報を前記概観画像上に重畳することを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
9. 前記測量システムが、画像表示手段と前記画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段を備え、前記入力手段により前記概観画像上に表示された測設点又は測点の位置を指定することにより前記測量解析情報に係わる測設点又は測点が決定されることを特徴とする請求項７または請求項８の何れか一項に記載の測量システム。
10. 前記画像出力手段が画像表示手段を備え、前記画像表示手段には前記測設点の位置が表示された前記概観画像が表示されることを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
11. 前記画像出力手段は印刷手段を備え、前記測設点の位置が表示された概観画像が印刷して出力されることを特徴とした請求項１に記載の測量システム。
12. 前記画像出力手段は、前記測設点に対する測設作業のために測量されたターゲットの位置を前記概観画像上に重畳することを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
13. 前記画像出力手段が、前記ターゲットの位置と前記測設点の位置との間の距離を前記概観画像上に重畳することを特徴とする請求項１２に記載の測量システム。
14. 前記画像出力手段が、前記測設作業のために前記ターゲットを移動すべき方向を前記概観画像上に重畳することを特徴とする請求項１２に記載の測量システム。
15. 前記画像出力手段が、前記測点の測量情報を概観画像上に重畳することを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
16. 前記概観画像内において任意に指定される複数の基準点の測量情報と前記基準点の前記概観画像上の２次元的な位置情報との対応から、前記概観画像を撮影したカメラの内部定位要素を算出する内部標定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
17. 前記画像出力手段が画像表示手段を備えるとともに、前記測量システムが前記画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段を備え、前記基準点の位置が、前記画像表示手段に表示された前記概観画像上の任意の位置を前記入力手段により指定することにより決定されることを特徴とする請求項１６に記載の測量システム。
18. 前記位置関係が、前記概観画像内において任意に指定される複数の既知の基準点の３次元的な測量情報と、前記基準点の前記概観画像上の２次元的な位置情報との関係から算出されることを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
19. 前記画像出力手段が、前記測設点の３次元的な位置情報を前記概観画像上に重畳することを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
20. 前記測設点の３次元的な位置情報、及び前記測点の測量情報を前記概観画像の画像データと関連付けて記録可能なデータ記録手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
21. 前記測量システムが携帯端末を有し、前記携帯端末が前記画像出力手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の測量システム。
22. 請求項２１に記載された測量システムにおいて用いられる携帯端末。
23. 測量機を用いて測設され、予め位置が知られている予点に対する３次元的な位置情報が与えられた測設点が撮影された測量現場の概観画像を撮影可能な撮像手段と、
    前記概観画像内において任意に指定される複数の基準点の２次元的な位置情報と前記測量機による前記複数の基準点の３次元的な測量情報、又は既知の３次元的な測量情報に基づいて、前記概観画像と前記測量機との間の位置関係を算出する位置関係算出手段と、
    前記位置関係及び前記予点と前記測量機の間の位置関係から、前記測量機による測点の３次元的な測量情報と、前記測設点の３次元的な位置情報とを、それぞれ対応する前記概観画像上の２次元的な位置情報に対応付ける対応付手段と、
    前記対応付手段の対応付けに基づいて前記測点及び測設点の位置を前記概観画像上に表示する画像表示手段と
    を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
24. 前記測設点に対する測設作業のために測量されたターゲットの３次元的な測量情報を前記測量機から取得し、前記画像表示手段が前記ターゲットの位置を前記概観画像上に表示することを特徴とする請求項２３に記載のデジタルカメラ。
25. 前記画像表示手段が、前記ターゲットの位置と前記測設点の位置との間の距離を表示することを特徴とする請求項２４に記載のデジタルカメラ。
26. 前記画像表示手段が、測設作業のために前記ターゲットを移動すべき方向を表示することを特徴とする請求項２４に記載のデジタルカメラ。
27. 前記画像表示手段における画像上の位置を指定するための入力手段を備え、前記基準点の位置が前記入力手段により前記概観画像上の任意の位置を指定することにより決定されることを特徴とする請求項２３に記載のデジタルカメラ。
28. 測量機を用いて測設され、予め位置が知られている予点に対する３次元的な位置情報が与えられた測設点が撮影された測量現場の概観画像と前記測量機との間の位置関係を算出する位置関係算出手段と、
    前記位置関係および前記予点と前記測量機の間の位置関係に基づいて前記測量機により測定される測点の３次元的な測量情報と前記測設点の３次元的な位置情報とを、それぞれ対応する前記概観画像上の２次元的な位置情報に対応付ける対応付手段と、
    前記対応付手段の対応付けに基づいて、前記測点及び測設点の位置を前記概観画像上に表示する画像表示手段とを備え、
    前記位置関係が、前記概観画像内において任意に指定される複数の基準点の前記測量機により測量される３次元的な測量情報、又は既知の３次元的な測量情報と、前記基準点の前記概観画像上の２次元的な位置情報との関係から算出される
    ことを特徴とする測量支援装置。
29. 前記測設点に対する測設作業のために測量されたターゲットの３次元的な測量情報を前記測量機から取得し、前記画像表示手段が前記ターゲットの位置を前記概観画像上に表示することを特徴とする請求項２８に記載の測量支援装置。
30. 前記画像表示手段が、前記ターゲットの位置と前記測設点の位置との間の距離を表示することを特徴とする請求項２９に記載の測量支援装置。
31. 前記画像表示手段が、測設作業のために前記ターゲットを移動すべき方向を表示することを特徴とする請求項２９に記載の測量支援装置。
32. 予め位置が知られている予点に対する３次元的な位置情報が与えられた測設点が撮影された測量現場の概観画像と測設を行う測量機との間の位置関係を、前記概観画像内において任意に指定される複数の基準点の２次元的な位置情報と前記測量機による前記複数の基準点の３次元的な測量情報、又は既知の３次元的な測量情報に基づいて算出する手順と、
    前記位置関係および前記予点と前記測量機の間の位置関係に基づいて前記測量機により測定される測点の３次元的な測量情報と前記測設点の３次元的な位置情報とをそれぞれ対応する前記概観画像上の２次元的な位置情報に対応付ける手順と、
    前記対応付けに基づいて前記測点及び前記測設点の位置を前記概観画像上に表示する手順と
    をコンピュータに実行させるための測量支援プログラム。
33. 予め位置が知られている予点に対する測設点の３次元的な位置情報を与えるステップと、
    前記予点と測量機との間の位置関係を算出するステップと、
    前記測設点を含む測量現場の概観画像を撮影するステップと、
    前記概観画像と前記測量機との間の位置関係を算出するステップと、
    前記位置関係に基づいて、前記測設点の位置を前記概観画像上に表示するステップと、
    前記測量機により前記測設点に対する測設作業のためにターゲットの３次元的な測量情報を測定するステップと、
    前記ターゲットの前記測設点に誘導するために、前記位置関係に基づいて前記ターゲットの位置を前記概観画像上に表示するステップと
    を備えることを特徴とする測設測量の方法。

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