JP2652632B2 - How to measure arbitrary spatial coordinates - Google Patents
How to measure arbitrary spatial coordinatesInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、任意の空間座標を測定する方法に関し、特
に、ある経路に沿うある被写体と他の任意の物体との離
隔および該被写体の位置等のデータを得るのに適した測
定方法に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring arbitrary spatial coordinates, and more particularly to a method for measuring a distance between a certain object and another arbitrary object along a certain path and a position of the certain object. It relates to a measurement method suitable for obtaining data.
従来の技術 従来、送電線経路の保守管理のためには、定期的に送
電線路を巡回監視して、山あいを走る送電線と樹木との
離隔距離を測ったり、保守上の要注意個所を発見する必
要があった。例えば、添付図面の第11図に示すように、
鉄塔11と鉄塔12との間に張られた送電線13と山あいに生
えている樹木14との離隔距離Lは、その樹木の成長につ
れて年々変化するものである。この離隔距離Lが小さく
なり過ぎると、放電による火災事故や強風による樹木の
揺れによって送電線13が切断されて停電等の事故の発生
する可能性が増大する。従って、このような事故の発生
を未然に防ぐためには、その送電線経路に沿って定期的
に巡回監視してそのような危険個所を捜し出して、高く
または大きく成長した樹木の枝等を適当に下ろすなどの
作業をする必要がある。このためには、その危険個所の
位置をも知る必要がある。Conventional technology Conventionally, for maintenance management of transmission line routes, periodically monitor the transmission line route to measure the distance between the transmission line running in the hills and the trees, and discover areas requiring attention in maintenance. I needed to. For example, as shown in FIG. 11 of the accompanying drawings,
The distance L between the power transmission line 13 stretched between the tower 11 and the tower 12 and the trees 14 growing in the mountains changes year by year as the trees grow. If the separation distance L becomes too small, the possibility of occurrence of an accident such as a power outage due to a fire accident due to discharge or a tree sway due to strong wind being cut off increases. Therefore, in order to prevent such an accident from occurring, it is necessary to periodically monitor the location along the transmission line route to search for such a danger point and appropriately remove high or large growing tree branches. It is necessary to work such as lowering. For this purpose, it is necessary to know the position of the dangerous place.
従来、このような送電線路の巡回監視の方法の一例と
しては、空中写真測量によるものが考えられた。この従
来の空中写真測量方法によれば、撮影された2枚の写真
から立体像を作るため、飛行機は、送電線13に平行に飛
行し、60%程度重複した写真を位置をずらして撮影す
る。これらの2枚の位置をずらした写真の撮影範囲の一
例を第12図に示している。この第12図において、第1の
写真の撮影範囲31は、飛行機に搭載したカメラのレンズ
の中心が点21にあるときの撮影範囲であり、第2の写真
の撮影範囲32は、飛行機に搭載したカメラのレンズの中
心が点22にあるときの撮影範囲である。ここで、点21と
点22との間の距離を主点間の距離bと称することにす
る。このように飛行機によって撮影された空中写真3
1′、32′からその写真内のある点と点との距離を求め
ることのできる原理図を第13図に示している。像が重複
している1組の写真31′、32′では同一像の位置はカメ
ラの撮影位置によって移動している。この移動している
長さΔP1′、ΔP2′を写真上の視差という。また、同一
写真内の2点間の高さの差は、その各々の横方向の視差
の差、すなわち、ΔP1′−ΔP2′で表され、これを視差
差という。Conventionally, as an example of such a patrol monitoring method of a transmission line, a method based on aerial photogrammetry has been considered. According to this conventional aerial photogrammetry method, in order to create a three-dimensional image from the two photographs taken, the airplane flies in parallel to the power transmission line 13 and photographs about 60% of the overlapped photographs at shifted positions. . FIG. 12 shows an example of the photographing range of these two photos shifted from each other. In FIG. 12, the shooting range 31 of the first photograph is the shooting range when the center of the lens of the camera mounted on the airplane is at the point 21, and the shooting range 32 of the second photo is the shooting range 32 on the airplane. This is the shooting range when the center of the lens of the selected camera is at the point 22. Here, the distance between the points 21 and 22 is referred to as a distance b between the principal points. Aerial photograph 3 taken by an airplane in this way
FIG. 13 shows a principle diagram from which distances between points in the photograph can be obtained from 1 'and 32'. In one set of photographs 31 'and 32' where the images overlap, the position of the same image is shifted by the shooting position of the camera. The moving lengths ΔP 1 ′ and ΔP 2 ′ are called parallax on a photograph. The difference in height between two points in the same photograph is represented by the difference between the respective parallaxes in the horizontal direction, that is, ΔP 1 ′ −ΔP 2 ′, and this is called parallax.
従来、このような原理に基づいて撮影された写真内の
ある点と点との距離を測定するには、前述したような1
組の写真31′、32′から解析図化機で立体像を作り、そ
の写真の視差差を求めていた。この場合、1/10000〜1/1
5000程度で撮影した写真から個々の位置関係を把握し
(空中三角測量)、1/5000〜1/6000程度の写真にこれら
のデータを移写して、個々の点の位置の三次元座標値
(xyz座標値)を測定し、座標値の差から2点間の距離
を計測していた。Conventionally, to measure the distance between certain points in a photograph taken based on such a principle, it is necessary to use the above-described method.
A stereoscopic image was created from the set of photographs 31 'and 32' using an analytical plotter, and the parallax of the photographs was determined. In this case, 1 / 10000-1 / 1
The relative position of each point is grasped from a photograph taken at about 5000 (aerial triangulation), these data are transferred to a photograph of about 1/5000 to 1/6000, and the three-dimensional coordinate value of the position of each point ( xyz coordinate values), and the distance between the two points was measured from the difference between the coordinate values.
このような従来行われていた解析図化機による三次元
座標の測定手順を、第14図のフローチャートに示してい
る。この第14図に示すように従来の手順では、先ずステ
ップ41にて、写真内の内部標定を行う。写真測量では、
投影中心(カメラのレンズ)と、写真上の像、および対
象物を結ぶ線が直線で結ばれる条件、すなわち、共線条
件が基本になっている。この条件を用いる場合には、写
真上の像は投影中心との位置関係が正確に定義された写
真の座標系で表されなければならない。内部標定作業
は、この機械で測定した座標系を写真の座標系に変換す
る作業である。次に、ステップ42にて、相互標定を行
う。第13図からも分かるように、立体写真の投影中心を
通る光が互いに交わる前方交会の結果として、対象物の
三次元座標が求められる。この写真が、撮影された時の
状態に再現されると、2枚の対応する写真上の像と投影
中心を結ぶ光は、実空間において交会し立体像が得られ
る。この立体像は、写真測量では、モデルとよばれる。
このモデルの形成は、写真が撮影された時の位置および
傾きの関係が相対的に同じであればよい。相互標定作業
は、このような実空間に相似なモデルを作る作業であ
る。The procedure of measuring a three-dimensional coordinate by such a conventional analytical plotting machine is shown in a flowchart of FIG. As shown in FIG. 14, in the conventional procedure, first, in step 41, internal orientation in a photograph is performed. In photogrammetry,
A condition in which a line connecting a projection center (lens of a camera), an image on a photograph, and an object is connected by a straight line, that is, a collinear condition is fundamental. When this condition is used, the image on the photograph must be represented by the coordinate system of the photograph in which the positional relationship with the projection center is accurately defined. The internal orientation operation is an operation for converting a coordinate system measured by the machine into a coordinate system of a photograph. Next, in step 42, mutual orientation is performed. As can be seen from FIG. 13, the three-dimensional coordinates of the target object are obtained as a result of the forward intersection in which the light passing through the projection center of the stereoscopic photograph intersects with each other. When this photograph is reproduced in the state when it was taken, the light connecting the two corresponding images on the photograph and the projection center intersects in real space to obtain a three-dimensional image. This stereoscopic image is called a model in photogrammetry.
This model may be formed as long as the relationship between the position and the inclination at the time of photographing is relatively the same. The mutual orientation operation is an operation for creating a model similar to such a real space.
ステップ42にて相互標定が終わった後、ステップ44に
て、絶対標定を行う。最終的には、対象物が定義されて
いる三次元座標系のもとでのモデルが必要になることか
ら、相互標定で得られたモデルをさらに必要な座標系に
変換する必要がある。絶対標定作業は、このような座標
変換を行う作業である。従来では、絶対標定を行うため
には、ステップ43に示すように、写真上に写っている座
標の分かっている点、すなわち、基準点を入力してその
基準点を使って、座標変換をするための回転や縮尺を求
めていた。従来、解析図化機においても、モデル内の基
準点を最低3点、通常は6点以上を測定し、その座標を
与えて絶対標定を行っている。絶対標定を終了したモデ
ルは、ステップ45にて、モデル内の任意の三次元座標を
計測する。送電線13と樹木14との離隔距離L(第11図参
照)を計測する場合には、まず送電線13の三次元座標を
測定し、続いて樹木14の樹頂の三次元座標を測定する。
これらの測定された座標を基に、ステップ46にて、解析
図化機のコンピュータで送電線の形状を解析し、電線13
と樹木14との最小離隔距離Lを計算し出力するようにし
ていた。After the mutual orientation is completed in step 42, the absolute orientation is performed in step 44. Eventually, a model under the three-dimensional coordinate system in which the object is defined is required. Therefore, it is necessary to further convert the model obtained by the mutual orientation into a necessary coordinate system. The absolute orientation operation is an operation for performing such coordinate conversion. Conventionally, in order to perform absolute orientation, as shown in step 43, a point whose coordinates appear on a photograph is known, that is, a reference point is input and coordinate conversion is performed using the reference point. They needed a rotation and scale to do so. Conventionally, in an analytical plotting machine, at least three reference points in a model, usually six or more points are measured, and their coordinates are given to perform absolute orientation. In step 45, the model whose absolute orientation has been completed measures arbitrary three-dimensional coordinates in the model. When measuring the separation distance L between the transmission line 13 and the tree 14 (see FIG. 11), first measure the three-dimensional coordinates of the transmission line 13 and then measure the three-dimensional coordinates of the top of the tree 14. .
Based on these measured coordinates, the shape of the transmission line is analyzed by the computer of the analytical plotter in step 46,
The minimum separation distance L between the object and the tree 14 is calculated and output.
発明が解決しようとする問題点 前述したような従来の空中写真測量方法においては、
主点間の距離、撮影高度(レンズの位置)、ある点の位
置等、空間座標値の元になるデータとして、ある基準点
の座標を知り入力してやらねばならない。従って、従来
の方法では、この基準点の座標を知る手段として、写真
内に撮影された国家座標、すなわち、三角点等を利用し
ている。従って、従来の方法では、この三角点等が含ま
れる範囲の写真を撮影することが必要であることから、
飛行高度は、1000m〜2000mの高高度で、一般に縮尺1/10
000〜1/15000程度の写真を撮影しなければならなかった
のである。そして、このような小縮尺の写真では個々の
樹木の読み取りが困難なため、1/5000〜1/6000程度の写
真を別に同様の方法で撮影して、個々の樹木の位置を測
定するという手間がかかっていたのである。Problems to be Solved by the Invention In the conventional aerial photogrammetry method as described above,
It is necessary to know and input the coordinates of a certain reference point as data that is the basis of spatial coordinate values, such as the distance between principal points, the shooting altitude (the position of the lens), and the position of a certain point. Therefore, in the conventional method, as the means for knowing the coordinates of the reference point, the national coordinates photographed in the photograph, that is, triangular points and the like are used. Therefore, in the conventional method, since it is necessary to take a photograph in a range including the triangular points and the like,
Flying altitudes are high altitudes between 1000m and 2000m, and are generally 1/10 scale
I had to take about 000 to 1/15000 photos. And since it is difficult to read individual trees with such a small-scale photograph, it is troublesome to take a photograph of about 1/5000 to 1/6000 in a similar way and measure the position of each tree. It was hanging.
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消
しうる任意の空間座標を測定する方法を提供することで
ある。An object of the present invention is to provide a method for measuring arbitrary spatial coordinates which can solve such a problem of the related art.
問題点を解決するための手段 本発明の一つの特徴によれば、ある経路に沿うある被
写体と他の任意の物体との離隔および該被写体の位置等
のデータを得るために任意の空間座標を測定する方法に
おいて、飛行方向に対してほゞ直角な水平方向に沿って
ある固定基線長の間隔を置いて配置した2台の通常のカ
メラとパノラマカメラとを搭載したヘリコプターを前記
経路に沿って飛行させながら前記2台の通常のカメラに
て前記被写体を中心としたステレオ撮影を行い且つ前記
パノラマカメラにて前記経路に沿うパノラマ撮影を行
い、前記ステレオ撮影によって得られたステレオ写真お
よび前記パノラマ撮影によって得られたパノラマ写真を
解析図化機によって読み取り電算処理することにより任
意の空間座標データを求めることができる。Means for Solving the Problems According to one feature of the present invention, arbitrary spatial coordinates are obtained in order to obtain data such as the distance between a certain subject along a certain path and another arbitrary object and the position of the subject. In the measuring method, a helicopter equipped with two normal cameras and a panoramic camera arranged at an interval of a fixed baseline length along a horizontal direction substantially perpendicular to the flight direction along the path While flying, perform stereo photography centering on the subject with the two normal cameras and perform panorama photography along the route with the panoramic camera, and obtain a stereo photograph and the panorama photography obtained by the stereo photography. An arbitrary spatial coordinate data can be obtained by reading the panoramic photograph obtained by the above using an analytical plotter and performing a computer processing.
実施例 次に、添付図面の特に第1図から第10図に基づいて本
発明の実施例について本発明をより詳細に説明する。Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, particularly, FIG. 1 to FIG.
第1図は、本発明の任意の空間座標を測定する方法を
実施するのに使用されるヘリコプターの一例を示す概略
斜視図である。第1図に示されるように、このヘリコプ
ター50は、両側に突き出すようにして架台に支持された
2台の通常のカメラ61および62と、片側に突き出すよう
にして支持されたパノラマカメラ63とを搭載している。
また、このヘリコプター50の操縦席の片側の窓部には、
後述する目的の照準マーク64を設けておくとよい。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a helicopter used to carry out the method for measuring arbitrary spatial coordinates of the present invention. As shown in FIG. 1, the helicopter 50 is composed of two ordinary cameras 61 and 62 supported on a gantry so as to protrude on both sides, and a panoramic camera 63 supported so as to protrude on one side. It is installed.
Also, in the window on one side of the cockpit of this helicopter 50,
It is preferable to provide an aiming mark 64 to be described later.
第2図は、このように装備したヘリコプターにて、第
11図に示したような送電線13を含む送電線経路の測量を
している状態を概略的に示している。第3図は、ヘリコ
プター50に搭載された2台の通常のカメラ61、62と、1
台のパノラマカメラ63とを機内から操作し且つその動作
を確認するための制御系を略示している。第3図に示す
ように、この制御系70は、コントロールユニット71を備
えており、各カメラ61、62、63からのコードは、このコ
ントロールユニット71に接続されている。コントロール
ユニット71には、シャッターボタン72、73が設けられて
おり、これらのシャッターボタンのいずれかを機内にて
押すことにより、各カメラ同時にシャッターをきること
ができるようになっている。コントロールユニット71に
は、作動状況確認用ランプ74が各カメラに対応してそれ
ぞれ設けられている。従って、機内でのカメラの作動状
況は、清浄に作動している場合はその対応するランプが
点滅することにより把握でき、また、不都合が生じた場
合には、その対応するランプが点灯したままとなること
により把握することができる。Fig. 2 shows a helicopter equipped with
FIG. 11 schematically shows a state in which a transmission line route including the transmission line 13 as shown in FIG. 11 is being measured. FIG. 3 shows two normal cameras 61 and 62 mounted on the helicopter 50, and 1
A control system for operating the two panoramic cameras 63 from inside the aircraft and confirming the operation thereof is schematically shown. As shown in FIG. 3, the control system 70 includes a control unit 71, and cords from the cameras 61, 62, 63 are connected to the control unit 71. The control unit 71 is provided with shutter buttons 72 and 73. By pressing one of these shutter buttons inside the machine, each camera can release the shutter at the same time. The control unit 71 is provided with operation status confirmation lamps 74 corresponding to the respective cameras. Therefore, the operating status of the camera in the aircraft can be grasped by flashing the corresponding lamp when the camera is operating cleanly, and when a problem occurs, the corresponding lamp remains lit. It can be understood by becoming.
次に、このようなヘリコプター50によって送電線経路
の空間座標を測定する場合について詳述する。Next, a case where the helicopter 50 measures the spatial coordinates of the transmission line route will be described in detail.
このような測定を行うためには、先ず、その送電線経
路に沿って高度100m程度にてヘリコプター50を飛行させ
ながら、所望する位置にてシャッターボタン72または73
を機内にて押して、2台の通常のカメラ61、62にてステ
レオ撮影し、且つパノラマカメラ63にてパノラマ撮影を
行う。このようなステレオ撮影およびパノラマ撮影のそ
れぞれについて以下詳述する。In order to perform such a measurement, first, while flying the helicopter 50 at an altitude of about 100 m along the transmission line path, the shutter button 72 or 73 at a desired position.
Is pressed in the machine, and stereo photography is performed by the two normal cameras 61 and 62, and panorama photography is performed by the panorama camera 63. Each of such stereo shooting and panorama shooting will be described in detail below.
ステレオ撮影は、第4図に示すように、ヘリコプター
50の飛行方向に対してほぼ直角な方向にて固定基線長
b′、例えば3.2mの間隔を置いて配設された2台の通常
のカメラ61、62にて行う。この場合、原則として巡視時
の飛行位置での撮影を考えていることから、これらの離
隔測定用カメラ61、62は、送電線路側に偏角θを持たせ
る必要がある。この場合の角度は、20°〜25°が適当で
ある。このように設定した状態のカメラ61、62にてなさ
れるステレオ撮影の範囲81および82を第5図に示してい
る。第6図(A)は、カメラ61にて撮影された写真81′
を例示し、第6図(B)は、カメラ62にて撮影された写
真を例示している。カメラ61、62をヘリコプター50の前
後に取りつける方法も考えられ、こうすると固定基線長
を長くとれて精度的に有利であるが、送電線が読み取り
難くなる。Stereo shooting, as shown in Figure 4, helicopter
The measurement is performed by two normal cameras 61 and 62 arranged at a fixed base line length b ', for example, at a distance of 3.2 m in a direction substantially perpendicular to the flight direction of 50. In this case, since the photographing at the flight position during the patrol is considered in principle, it is necessary that these separation measuring cameras 61 and 62 have a declination θ on the transmission line side. An appropriate angle in this case is 20 ° to 25 °. FIG. 5 shows the ranges 81 and 82 of the stereo photography performed by the cameras 61 and 62 in the state set as described above. FIG. 6A shows a photograph 81 ′ taken by the camera 61.
FIG. 6B illustrates a photograph taken by the camera 62. A method is also conceivable in which the cameras 61 and 62 are mounted before and after the helicopter 50. This makes it possible to increase the length of the fixed base line, which is advantageous in terms of accuracy, but makes transmission lines difficult to read.
一方、パノラマ撮影は、第7図に示すように、パノラ
マカメラ63を、レンズ位置を最も外側が撮影できるよう
にして(この場合、カメラを20°程度線路側に振ること
と同じ結果になる。)ヘリコプターの線路側に固定し、
矢印Aに示すようにレンズを真上にセット(矢印Bに示
すように、180°回転してレンズが真下を向く。)す
る。このようなヘリコプターによる空中写真測量では、
三角点等の外部の絶対値がないから、あるポイントの座
標を(0,0,0)として設定し、各々のポイントの座標を
特定する三次元の相互関係として表されるため、前述の
ステレオ撮影により写真内の各ポイント間の離隔の測定
は可能であるが、写真に写っていないものとの絶対的な
関係は理解できない。このため、被写体が鉄塔間のどの
位置にあるか、撮影された写真がどのくらい傾いている
か等、写真外部とのかかわりをもつものについては、別
個の問題として考慮する必要があり、本発明のこの実施
例では、それをパノラマカメラによるパノラマ撮影によ
って解決しているのである。On the other hand, in the panoramic photographing, as shown in FIG. 7, the panoramic camera 63 is set so that the lens position can be photographed at the outermost position (in this case, the result is the same as when the camera is swung about 20 degrees to the track side). ) I fix it on the track side of the helicopter,
The lens is set directly above as shown by arrow A (as shown by arrow B, the lens is turned 180 ° and turned directly below). In such a helicopter aerial photogrammetry,
Since there is no external absolute value such as a triangular point, the coordinates of a certain point are set as (0,0,0) and the coordinates of each point are specified as a three-dimensional correlation. Although it is possible to measure the distance between each point in the photograph by taking a picture, the absolute relationship with the one not shown in the photograph cannot be understood. For this reason, it is necessary to consider, as a separate problem, things related to the outside of the photograph, such as where the subject is located between the towers, how much the photographed picture is tilted, and the like. In the embodiment, this is solved by panoramic photography using a panoramic camera.
そこで、前述したようなパノラマカメラ63によるパノ
ラマ写真を利用して被写体が鉄塔間のどの位置にあるか
を求める原理について説明する。第8図は、パノラマ写
真撮影位置と被写体との関係を例示している。第8図に
おいて、χは、鉄塔11までの距離を示し、Sは、鉄塔11
と鉄塔12との間の径間長を示し、hは、鉄塔11と鉄塔12
との高低差を示し、Δχは、誤差を示し、Δhは、鉄塔
11と樹木14との高低差を示し、Hは、パノラマ写真撮影
位置の高さを示している。この場合において、鉄塔11か
ら樹木14までの距離、すなわち、χは、次の式によって
求められる。Therefore, the principle of determining the position of the subject between the towers using the panoramic photograph by the panoramic camera 63 as described above will be described. FIG. 8 illustrates the relationship between the panorama photographing position and the subject. In FIG. 8, χ indicates the distance to the tower 11, and S indicates the distance to the tower 11.
Indicates the span length between the tower 11 and the tower 12.
Δχ indicates an error, and Δh indicates a steel tower.
The height difference between the tree 11 and the tree 14 is indicated, and H indicates the height of the panorama photographing position. In this case, the distance from the tower 11 to the tree 14, that is, χ, is obtained by the following equation.
H・tanθ1+H・tanθ2=S−h・tanθ2 H・(tanθ1+tanθ2)=S−h・tanθ2 χ=H・tanθ1−H・tanΔθ =H・(tanθ1−tanΔθ) ・・・・(b) (a)を(b)に代入して この場合の誤差Δχは、Δχ=Δh・tanΔθで表され
ることから、ΔhあるいはΔθが大きければ大きい程、
すなわち被写体(樹木等)が真下でなく、また、被写体
と鉄塔との高低差が大きい程、誤差が大きくなる。H · tan θ 1 + H · tan θ 2 = S−h · tan θ 2 H · (tan θ 1 + tan θ 2 ) = S−h · tan θ 2 χ = H · tan θ 1 −H · tan Δθ = H · (tan θ 1 −tan Δθ) (b) Substituting (a) for (b) Since the error Δχ in this case is represented by Δχ = Δh · tan Δθ, the larger the value of Δh or Δθ,
That is, the error increases as the subject (tree or the like) is not directly below and the difference between the height of the subject and the tower is greater.
次に、このようなヘリコプターによる撮影範囲の確定
方法について説明しておく。カメラを機外に取り付けて
いるため、機内の巡視員がファインダーを覗いて撮影範
囲を確定することはできない。そこで、機内にいて撮影
範囲がわかる方法として、次の2つの方法が考えられ
る。Next, a method of determining a shooting range by such a helicopter will be described. Since the camera is mounted outside the aircraft, it is not possible for a patrolman inside the aircraft to look into the viewfinder to determine the shooting range. Therefore, the following two methods are conceivable as a method for determining the photographing range in the machine.
1)ファインダーに代わるモニター・テレビのようなも
のを機内に設置して撮影範囲を写しだす方法。1) A method of setting up something like a monitor / TV instead of a viewfinder in the aircraft to project the shooting range.
(2)第1図に参照番号64にて示すような照準マークを
ヘリコプター50の窓に設置して撮影範囲のセンターが確
認できるようにする方法。(2) A method in which an aiming mark as indicated by reference numeral 64 in FIG. 1 is installed in the window of the helicopter 50 so that the center of the shooting range can be confirmed.
前記(1)の方法では、モニター・テレビに写しださ
れる撮影範囲は正確であるが、全体の中での被写体の位
置の把握に難がある。例えば、周囲が樹木ばかりで、写
し出された映像そのものがどの場所であるのかよくわか
らない、ということが考えられる。一方、前記(2)の
方法は、全体の中での被写体位置の確認は容易である
が、撮影範囲はほぼこの範囲という大まかな把握の仕方
になる。そこで、これら2つの方法を比較検討してみた
ところ、撮影範囲の大きさが高度70mで約76m×76mとか
なり広範囲であることから撮影範囲を正確に把握するこ
とよりも、全体の中での被写体位置が容易に把握できる
ことの方が重要であると考えられることから、照準64を
設置する方法の方が好ましい。この照準64は、俯角を0
°にして被写体が確認できるドア下方に設置するのが精
度上好ましい。この場合、ヘリコプターの前部座席側ド
ア下半分に見える範囲は殆ど撮影範囲に入ることから、
被写体がドア下半分のどの位置を通過する時にシャッタ
ーボタンを押せば、写真上で真ん中あたりに写るかを指
示する照準マーク64としている。すなわち、コ・パイ席
に巡視員が座って通常この照準マーク64のところに被写
体がきた時シャッターを押すと、写真の真ん中あたりに
被写体が写るのである。According to the method (1), the shooting range projected on the monitor / television is accurate, but it is difficult to grasp the position of the subject in the whole. For example, it is conceivable that there are only trees around and it is not clear which place the projected video itself is. On the other hand, in the method (2), it is easy to confirm the position of the subject in the whole image, but the photographing range is roughly grasped as this range. Therefore, when these two methods were compared and examined, the size of the shooting range was about 76m x 76m at an altitude of 70m, which was quite wide. Since it is considered more important to be able to easily grasp the position of the subject, the method of setting the aim 64 is more preferable. This aim 64 has a depression angle of 0
It is preferable from the viewpoint of accuracy that the camera is installed below the door where the subject can be checked by setting the angle to °. In this case, the area that can be seen in the lower half of the front seat side door of the helicopter almost falls within the shooting range,
The aiming mark 64 is used to indicate which part of the lower half of the door the subject should pass through when pressing the shutter button. That is, when the patrol member sits on the co-pie seat and the subject normally comes to the aiming mark 64 and presses the shutter, the subject appears in the middle of the photograph.
次に、一つの被写体に対して何枚の写真撮影が適当で
あるかについて説明しておく。これは、シャッターを何
時押すかという問題とからむことであるが、撮影された
写真ではかなりの撮影範囲が確保されていることから、
前記(2)の方法によって照準マーク64の付近でシャッ
ターを押せば1枚(1組)でほぼ間違いなく被写体は撮
影される。しかし、カメラぶれ他万一の場合を考える
と、3枚程度撮影しておいた方がより確実であり、基本
的には、3枚のうち2枚目の写真の真ん中に被写体が写
るように照準マーク64を設置するのがよい。また、パノ
ラマ写真は、この間1回転すれば十分であるから、一度
シャッターを押すと自動的に離隔測定用の写真が3枚
と、パノラマ写真が1コマ撮影できるような機構とする
のが好ましい。Next, how many photographs are appropriate for one subject will be described. This is related to the problem of when to press the shutter, but since the photographed image has a considerable shooting range,
If the shutter is pressed in the vicinity of the aiming mark 64 by the method (2), the subject is almost certainly photographed by one image (one set). However, in the case of camera shake or the like, it is more reliable to take about three shots. Basically, the subject should appear in the middle of the second of the three shots. An aiming mark 64 is preferably provided. It is sufficient that the panorama photograph is rotated by one rotation during this time. Therefore, it is preferable that the mechanism be such that once the shutter is pressed, three photographs for distance measurement are automatically taken, and one panorama photograph can be taken.
なお、カメラ61、62による離隔測定用の前後の写真の
重複度は、ヘリコプターの速度・高度によって違うが、
巡視時の速度(50km/h)で通常の高度の場合、80%程度
である。また、この撮影に要する時間は離隔測定用写真
が約3秒、パノラマ写真は約2秒である。In addition, the degree of overlap between the photographs before and after the separation measurement by the cameras 61 and 62 differs depending on the speed and altitude of the helicopter,
At a normal altitude at a patrol speed (50km / h), it is about 80%. The time required for this photographing is about 3 seconds for the photograph for distance measurement and about 2 seconds for the panoramic photograph.
第9図は、このようなヘリコプター50を用いて測定す
る手順を示すフローチャートである。この第9図に示す
ように、ステップ90にてヘリコプター50に搭載した各機
材を点検し、且つ各カメラにフィルムを装填する。ステ
ップ100は、ヘリコプター50によるフライト作業の部分
を示しており、前述したようにして、ステップ101にて
ステレオ写真撮影を行い同時に、ステップ102にてパノ
ラマ写真撮影を行う。この撮影作業の終了後、ステップ
110および111にて、各写真の現像・焼き付けを行う。ス
テップ120は、解析図化機による読み取りおよび電算処
理の作業の部分を示している。このステップ120では、
前述したようにして得られたステレオ写真から、ステッ
プ121の座標計算、ステップ122の離隔距離計算にて被写
体の所望部分の離隔距離等のデータを得ることができ
る。また、ステップ123にて、パノラマ写真から被写体
の撮影位置計算がなされる。これら各ステップにて得ら
れた各データは、ステップ130にて提出される。FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for measuring using such a helicopter 50. As shown in FIG. 9, in step 90, each device mounted on the helicopter 50 is inspected, and each camera is loaded with a film. Step 100 shows a part of the flight operation by the helicopter 50. As described above, stereo photography is performed in step 101, and panoramic photography is performed in step 102 at the same time. After this shooting work, step
At 110 and 111, each photograph is developed and printed. Step 120 shows the part of the work of reading and computer processing by the analysis plotter. In this step 120,
From the stereo photograph obtained as described above, data such as the separation distance of a desired portion of the subject can be obtained by the coordinate calculation in step 121 and the separation distance calculation in step 122. In step 123, the photographing position of the subject is calculated from the panoramic photograph. Each data obtained in each of these steps is submitted in step 130.
第10図は、本発明の測定方法における前述のステップ
121の座標計算およびステップ122の離隔距離計算の手順
の詳細を示すフローチャートである。この第10図に示さ
れるように、本発明の測定方法では、ステレオ写真の内
部標定をステップ141にて行い、次いで、相互標定をス
テップ142にて行う。この点は、前述した従来の方法と
同じである。しかし、本発明の方法では、固定基線長に
よる絶対標定をステップ144にて行う。このためステッ
プ143にて、前述の固定基線長b′を示すデータを入力
して、ステップ144にて絶対標定を行う。これは、従来
の基準点による絶対標定とは全く異なることである。こ
のような固定基線長b′による絶対標定は、電算機のプ
ログラムを適当に組み換えることによって可能である。
このような固定基線長による絶対標定が終了したモデル
は、ステップ145にてモデル内の任意の三次元座標を計
測することができる。送電線と樹木との離隔距離を計測
する場合には、まず送電線の三次元座標を測定し、続い
て樹木の樹頂の三次元源座標を測定する。これらの測定
された座標を基に、ステップ146にて、解析図化機のコ
ンピュータで送電線の形状を解析し、電線と樹木の最小
離隔距離を計算することができる。FIG. 10 shows the aforementioned steps in the measuring method of the present invention.
6 is a flowchart showing details of a procedure of coordinate calculation of 121 and a separation distance calculation of step 122. As shown in FIG. 10, in the measuring method of the present invention, the internal orientation of a stereo photograph is performed in step 141, and then the mutual orientation is performed in step 142. This is the same as the above-described conventional method. However, in the method of the present invention, the absolute orientation based on the fixed baseline length is performed in step 144. Therefore, in step 143, data indicating the fixed base line length b 'is input, and in step 144, absolute orientation is performed. This is completely different from the conventional absolute orientation using a reference point. Such an absolute orientation based on the fixed base line length b 'can be realized by appropriately reconfiguring a computer program.
The model for which the absolute orientation based on the fixed base length has been completed can measure arbitrary three-dimensional coordinates in the model in step 145. When measuring the separation distance between the transmission line and the tree, first measure the three-dimensional coordinates of the transmission line, and then measure the three-dimensional source coordinates of the top of the tree. Based on these measured coordinates, in step 146, the shape of the transmission line is analyzed by the computer of the analytical plotter, and the minimum separation distance between the electric line and the tree can be calculated.
発明の効果 本発明の測定方法では、前述したように、ステレオ写
真内に基準点となるべき三角点等の映像が含まれなくて
もよいので、低高度にて飛行するヘリコプターから撮影
するステレオ写真から十分な精度にて任意の空間座標を
測定できる。したがって、従来の如く、飛行機を用い
て、1000m〜2000mの高高度で、一般に縮尺1/10000〜1/1
5000程度の写真を撮影し且つ1/5000〜1/6000程度の写真
を別に同様の方法で撮影しなければならないというよう
な手間を要することはない。According to the measurement method of the present invention, as described above, since a stereo photograph does not need to include an image such as a triangular point to be a reference point, a stereo photograph taken from a helicopter flying at a low altitude is used. Can measure arbitrary spatial coordinates with sufficient accuracy. Therefore, as in the past, using an airplane, at a high altitude of 1000 m to 2000 m, and generally at a scale of 1/10000 to 1/1
There is no need to take about 5,000 pictures and about 1/5000 to 1/6000 pictures separately in the same manner.
第1図は、本発明の任意の空間座標を測定する方法を実
施するのに使用されるヘリコプターの一例を示す概略斜
視図、第2図は、第1図のヘリコプターにて、送電線経
路の測量をしている状態を示す概略図、第3図は、第1
図のヘリコプターに搭載された2台の通常のカメラと、
1台のパノラマカメラとを機内から操作し且つその動作
を確認するための制御系を示す概略図、第4図は、第1
図のヘリコプターによるステレオ撮影を説明するための
図、第5図は、第1図のヘリコプターによるステレオ撮
影の範囲を示す図、第6図は、第5図の各撮影範囲にて
撮影されたステレオ写真の例を示す図、第7図は、第1
図のヘリコプターによるパノラマ撮影を説明するための
図、第8図は、第1図のヘリコプターによるパノラマ撮
影から被写体の位置を測定できる原理を説明するための
概略図、第9図は、ヘリコプターを用いた本発明の方法
による測定手順を示すフローチャートを示す図、第10図
は、第9図のフローチャート中の離隔距離計算の手順を
より詳細に示すフローチャートを示す図、第11図は、送
電線経路の様子を例示する概略図、第12図は、従来の空
中写真測量におけるステレオ撮影の範囲を例示する図、
第13図は、従来の空中写真測量によって被写体の離隔距
離等を測定できる原理を示す図、第14図は、従来の空中
写真測量において離隔距離を求める手順を例示するフロ
ーチャートを示す図である。 11、12……鉄塔、13……送電線、14……樹木、L……離
隔距離、50……ヘリコプター、61、62……通常のカメ
ラ、63……パノラマカメラ、64……照準マーク、70……
制御系、71……コントロールユニット、72、73……シャ
ッターボタン、74……作動状況確認用ランプ、b′……
固定基線長。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a helicopter used to carry out the method for measuring arbitrary spatial coordinates of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a helicopter of FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which surveying is being performed.
Two regular cameras mounted on the helicopter shown,
FIG. 4 is a schematic diagram showing a control system for operating one panoramic camera from inside the aircraft and confirming the operation thereof.
FIG. 5 is a diagram for explaining stereo shooting by the helicopter shown in FIG. 5, FIG. 5 is a diagram showing a range of stereo shooting by the helicopter of FIG. 1, and FIG. 6 is a stereo shot in each shooting range of FIG. FIG. 7 shows an example of a photograph.
FIG. 8 is a view for explaining panoramic photography by the helicopter shown in FIG. 8, FIG. 8 is a schematic view for explaining the principle of measuring the position of the subject from the panoramic photography by the helicopter of FIG. 1, and FIG. FIG. 10 is a flowchart showing a measurement procedure according to the method of the present invention, FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of calculating the separation distance in the flowchart of FIG. 9, and FIG. Schematic diagram illustrating the state of FIG. 12, FIG. 12 is a diagram illustrating the range of stereo photography in conventional aerial photogrammetry,
FIG. 13 is a diagram showing the principle of measuring the separation distance or the like of a subject by conventional aerial photogrammetry, and FIG. 14 is a flowchart showing a procedure for obtaining the separation distance in conventional aerial photogrammetry. 11, 12 ... tower, 13 ... transmission line, 14 ... trees, L ... ... separation distance, 50 ... helicopter, 61, 62 ... normal camera, 63 ... panoramic camera, 64 ... aiming mark, 70 ……
Control system 71 Control unit 72, 73 Shutter button 74 Operating status confirmation lamp b '
Fixed baseline length.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 武志 東京都中央区銀座4丁目3番6号 新日 本ヘリコプター株式会社内 (72)発明者 伊藤 秀典 厚木市温水13番地 アジア航測株式会社 厚木技術センター内 (56)参考文献 特開 昭60−7318(JP,A) 特開 昭57−108618(JP,A) 特開 昭61−155810(JP,A) 特開 昭61−209315(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takeshi Ogawa 4-3-6 Ginza, Chuo-ku, Tokyo Inside New Japan Helicopter Co., Ltd. (72) Inventor Hidenori Ito 13 Natsumizu, Atsugi-shi In the center (56) References JP-A-60-7318 (JP, A) JP-A-57-108618 (JP, A) JP-A-61-155810 (JP, A) JP-A-61-209315 (JP, A) )
Claims (1)
体との離隔および該被写体の位置等のデータを得るため
に任意の空間座標を測定する方法であって、飛行方向に
対してほゞ直角な水平方向に沿ってある固定基線長の間
隔を置いて配置した2台の通常のカメラとパノラマカメ
ラとを搭載したヘリコプターを前記経路に沿って飛行さ
せながら前記2台の通常のカメラにて前記被写体を中心
としたステレオ撮影を行い且つ前記パノラマカメラにて
前記経路に沿うパノラマ撮影を行い、前記ステレオ撮影
によって得られたステレオ写真および前記パノラマ撮影
によって得られたパノラマ写真を解析図化機によって読
み取り電算処理することにより任意の空間座標データを
求めることを特徴とする方法。1. A method for measuring arbitrary spatial coordinates in order to obtain data such as a distance between a certain subject and a certain other object along a certain route and a position of the certain subject.ヘ リ While flying a helicopter equipped with two normal cameras and a panoramic camera arranged at an interval of a fixed baseline length along a horizontal direction perpendicular to the two normal cameras while flying along the path, And performs panoramic photography along the path by the panoramic camera with the panoramic camera, and analyzes a stereo photograph obtained by the stereo photographing and a panoramic photograph obtained by the panoramic photographing. A method for obtaining arbitrary spatial coordinate data by reading and computer processing.
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-
1987
- 1987-01-23 JP JP62013724A patent/JP2652632B2/en not_active Expired - Lifetime
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