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Dokumentenidentifikation DE69906873T2 04.03.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000964223
Titel Gerät zum Erzeugen orthogonal projizierter Bilder
Anmelder Kabushiki Kaisha Topcon, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ito, Tadayuki, Tokyo 174-0052, JP;
Otani, Hitoshi, Tokyo 174-0052, JP;
Kochi, Nobuo, Tokyo 174-0052, JP
Vertreter Müller-Boré & Partner, Patentanwälte, European Patent Attorneys, 81671 München
DE-Aktenzeichen 69906873
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, GR, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.06.1999
EP-Aktenzeichen 991109703
EP-Offenlegungsdatum 15.12.1999
EP date of grant 16.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.03.2004
IPC-Hauptklasse G01C 11/06

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Erzeugen von Bildern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er aus der US-A-5 642 293 bekannt ist. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine tragbare und einfache Bildmeßtechnologie, die zum Überwachen und Ausbilden bzw. Herstellen einer Zeichnung in einem Landüberwachungsfeld verwendet wird, welche eine digitale Verarbeitung durch Digitalphotogrammetrie und einen Personal Computer verwendet.

Spezifisch bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Bilderzeugungstechnologie zum Ausbilden bzw. Erzeugen von einem digitalen, orthogonal projizierten Bild (Orthobild) von einem zu einer Mehrzahl von Bilder, die auf der Zeichnung zu überlagern sind, wenn ein Bild einer Stelle bzw. eines Orts, die bzw. der zu vermessen ist, gemacht wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technologie zum Erzeugen von Bildern, welche es irgendeinem Betätiger ermöglicht, einfach eine Zeichnung eines orthogonal projizierten Bilds zu erstellen, indem ein Überwachungsinstrument und Bilder verwendet werden, um ein Orthobild an der Zeichnung zu kleben bzw, zu befestigen, und es auch einem digitalen, orthogonal projizierten Bild ermöglicht, derart generiert bzw. erzeugt und rektifiziert bzw. entzerrt zu werden, daß die Situation eines Orts, der zu vermessen ist, im Detail verstanden werden kann. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bild zur Verfügung zu stellen, welches es erlaubt, daß eine stabile Stereoanalyse selbst für ein Stereobild durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung kann auch beispielsweise auf ein Bild angewandt werden, das durch ein Photographieren eines weiten Bereichs erhalten wurde, welcher in kleine Bilder unterteilt ist, die überlappende Bereich miteinander aufweisen.

Gemäß einem Stand der Technik wurde eine Zeichnung, die durch Überwachen bzw. Vermessen bzw. Aufnehmen eines Orts, der zu vermessen ist, erhalten wurde, durch Verwenden von Papier und eines Bleistifts oder dgl. hergestellt, welche typischerweise in der Plantafelaufnahme verwendet werden. In den letzten Jahren wurde eine Zeilenzeichnung eines Orts, der zu vermessen ist, gemacht, indem ein Aufnahmebzw. Überwachungsinstrument und ein tragbarer Computer in Kombination verwendet werden, welche typischerweise in einem auf Stift basierenden Katalogisierungs- bzw. Plansystem verwendet wurden.

18 ist eine Ansicht, die eine konventionelle Stereobildmessung illustriert. Üblicherweise werden, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, die dreidimensionalen Koordinaten durch ein Photographieren von zwei oder mehreren überlappenden Bildern basierend auf dem Prinzip einer Triangulierung durch Stereobild-Photographieren erhalten. Wenn ein Zielbereich weit bzw. groß ist, wird eine Mehrzahl von Bilder photographiert. Beispielsweise ist selbst an einem einfachen Ort ein Photographieren von zehn bis zwanzig Bildern üblicherweise notwendig. In diesem Fall kann, außer eine Ausrichtung bzw. Orientierung (d. h. eine Berechnung einer Kameraposition, Neigung oder dgl.) kann für jedes Stereopaar (Modell) durchgeführt werden, ein Stereobild nicht entzerrt werden. Eine dreidimensionale Messung kann daher ebenfalls nicht durchgeführt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In dem konventionellen Fall wurde jedoch eine Zeichnung nur durch ein Zeilenbild ausgedrückt, selbst wenn es auf dem tatsächlichen Platz gemacht wurde und es war unmöglich, ausreichend die Situation des Orts bzw. der Stelle zu verstehen. So wurde die Situation des Orts durch die Kamera photographiert. Jedoch hatte, da ein Photographieren von einer geneigten Richtung durchgeführt wurde, wohingegen eine Richtung einer geforderten Zeichnung vertikal war, ein photographiertes Bild keine direkte Verbindung mit der Zeichnung. Als ein Ergebnis war es für einen Betätiger notwendig, die Situation des Orts zu verstehen, indem die Zeichnung mit dem Bild verglichen wurde. Diese Praxis war unbequem und ein Verstehen des Orts war schwierig.

Ein mit einem Bild zu photographierender Bereich war beschränkt. Selbst in dem Fall eines Photographierens einer Mehrzahl von Bildern führte dies aufgrund der Tatsache, daß eine Korrelation und Kontinuität unter den entsprechenden Photographien fehlte, zu der Schwierigkeit eines Erhaltens einer Konsistenz zwischen den Photographien, und ein Vergleich mit der Zeichnung war kompliziert und schwierig. Wenn ein hoch genaues Orthobild erforderlich war, war eine Linsenverzerrung der Kamera ein Hindernis. Üblicherweise war es unmöglich, ein hoch genaues Orthobild mit einer Kamera zu produzieren, welche keinerlei Daten betreffend die Linsenverzerrung besaß.

In dem Fall von üblicher Landüberwachung bzw. -aufzeichnung war es für ein Überwachen bzw. Vermessen eines Orts, der zu photographieren war, und für ein Anfertigen einer Zeichnung der Stelle bzw. des Orts notwendig, eine enorme Anzahl von Punkten aufzunehmen und eine dreidimensionale Messung durchzuführen. So mußte der Einsatz von Mensch und Arbeit erhöht bzw. verstärkt werden. Andererseits kann, wenn eine nahe und irdische bzw. terrestrische Photogrammetrie verwendet wird, eine indirekte Überwachung bzw. Aufnahme von dreidimensionalen Daten nur durch Photographieren erhalten werden. Da jedoch nur eine Kamera, welche einen Film verwendet, üblicherweise verfügbar war, benötigte ein Entwickeln und Abtasten Zeit (z. B. zwei bis drei Tage) und mehrere Tage waren auch für ein Analysieren der Arbeit notwendig. Außer ein Verarbeiten bis zur Analyse wurde nach einer Filmentwicklung durchgeführt, gab es keine Kenntnis, ob photographierte Bilddaten analysierbar oder nicht waren, und ob eine stabile, sichere und hoch zuverlässige Analyse möglich war oder nicht. Als ein Ergebnis wurde üblicherweise dieses Verfahren nicht so oft verwendet, da die Notwendigkeit auftreten konnte, neuerlich die Arbeit, wie ein Photographieren, durchzuführen.

Mit der popularisierten und erhöhten Verwendung von Digitalkameras in den letzten Jahren kann nun eine digitale, nahe und terrestrische Photogrammetrie mit einer Digitalkamera durchgeführt werden, welche von einem konventionellen Film oder einer Analogkamera verschieden ist. Eine Verwendung dieser Technologie eliminiert Arbeit und Zeit für die Filmentwicklung und das Scannen. Da eine Analyse durch einen Computer durchgeführt wird, kann das Verfahren vom Photographieren bis zum Analysieren innerhalb von ein oder zwei Tagen beendet sein.

Jedoch war es nach dem Erhalt von photographischen Daten notwendig, die photographischen Daten zu dem Ort eine Analysiervorrichtung (Computer) für eine Analyse und zum vermessen zu bringen. So kann ein Photographieren, das für eine Analyse nicht geeignet ist, in der Notwendigkeit resultieren, neuerlich die Arbeit, wie das Photographieren, durchzuführen, und eine stabile und sichere Analyse wurde nicht immer ausgeführt.

Für ein Durchführen einer Analyse und ein Messen mittels Bildern war, wenn der Kontrollpunkt/Ausrichtungspunkt-Anordnung ein photographischer Bereich, eine photographische Überlappung oder dgl. nicht geeignet war, eine stabile und hoch zuverlässige Analyse unmöglich. Folglich traten instabile Ergebnisse auf und selbst eine Analyse war unmöglich.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorhergenannten Punkte durchgeführt. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung zu stellen, um, wenn eine Zeichnung der Situation eines Orts der zu vermessen ist, gemacht wird, leicht eine Zeichnung des Orts aus einem orthogonal projizierten Bild (Orthobild) anzufertigen, um ein Verstehen der Situation zu erleichtern. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, schnell und einfach ein Bild an dem Ort, der zu vermessen ist, zu berichtigen bzw. zu entzerren, ohne irgendeine Speicherweglassung oder Fehler auszubilden und zu berücksichtigen bzw. zu entzerren, um die Situation des Orts auf der Stelle zu verstehen, und einfach eine Bildzeichnung (Orthobild) in Echtzeit anzufertigen, während dasselbe bestätigt wird. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bildkomplementärmessung nur durch einfaches Photographieren und Aufzeichnen von mehreren Punkten mit einem Aufzeichnungs- bzw. Überwachungsinstrument durchzuführen, um gleichzeitig ein Zeichnungsbild zum Erleichtern eines Verstehens der Situation des Orts zu erhalten, um Bereiche zu interpolieren, die nicht photographiert sind oder kaum auszumachen sind, und um ein Orthobild hoher Auflösung und eines weiten Bereichs auszubilden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verständnis einer Situation aus einer Mehrzahl von Bildern zu erleichtern, selbst wenn die Situation schwer zu begreifen ist, beispielsweise einige Teile schwierig zu sehen sind, oder weit entfernte Teile grob auf einem Bild werden, und ein hoch genaues Orthobild auszubilden. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Mehrzahl von Bildern durch Wiederholen von einfacher Arbeit zu integrieren und ein weitreichendes Orthobild zu erhalten. Weiters ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Orthobild hoher Genauigkeit und hoher Qualität mit einer hohen Geschwindigkeit durch ein Photographieren einer Mehrzahl von Bildern, die einander an benachbarten Bereichen überlappen, auszubilden.

Das noch weitere Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Linsenverzerrung (Kamera-Kalibrierungskorrektur) durch einfaches Messen zu korrigieren und gleichzeitig ein hoch genaues Orthobild selbst mit einer Kamera auszubilden, welche keine Linsenverzerrungsdaten besitzt. Weiters ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Orthobild guter Qualität eines notwendigen Platzes mit der erforderlichen Genauigkeit zu bilden, indem verschiedene Aufzeichnungsbzw. Überwachungsinstrumente verwendet werden, um das Orthobild zu entzerren, während die dreidimensionalen Koordinaten gemessen werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die folgenden Operationen bzw. Vorgänge und Bestätigung an einem Ort, der zu photographieren ist, durchgeführt werden:

  • (1) Bestätigung eines Meßbereichs (z. B. Überlappen);
  • (2) Ausbildung und Bestätigung eines Orthobilds, das durch Integrieren einer Mehrzahl von Bilder erhalten wurde;
  • (3) Bestätigung des gesamten Meß-/Photographierbereichs und eines Bereichs, der zu zeichnen ist;
  • (4) Bestätigung einer gesamten Anordnung von Kontrollpunkten/Orientierungspunkten; und
  • (5) Bestätigung einer Ausrichtung bzw. Orientierung und Bestätigung eines Modells, das für eine Stereomethaden-Analyse ausgebildet wurde.

In Übereinstimmung mit ersten Lösungsmitteln der vorliegenden Erfindung wird ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung gestellt, umfassend:

einen Kontrollpunkt-Meßabschnitt zum Messen eines zentral. projizierten Bilds, welches eine Vielzahl von Kontrollpunkten aufweist, und zum Erhalten der Bildkoordinaten für die Kontrollpunkte;

einen Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt zum Erhalten eines Transformationsparameters, um basierend auf den Bildkoordinaten für die Kontrollpunkte, welche durch den Kontrollpunk-Meßabschnitt erhalten wurden, und den dreidimensionalen Koordinaten für tatsächlich gemessene Kontrollpunkte die Bildkoordinaten mit den dreidimensionalen Koordinaten zu korrelieren; einen Orthobild-Ausbildungsabschnitt für ein Ausbilden eines orthogonal projizierten Bilds aus dem zentral projizierten Bild basierend auf dem Transformationsparameter, welcher durch den Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt erhalten wurde; und einen Orthobild-Korrekturabschnitt für ein Korrigieren der Bildkoordinaten, welche durch den Orthobild-Ausbildungsabschnitt basierend auf den dreidimensionalen Koordinaten für tatsächlich gemessene, zusätzliche Punkte erhalten werden, und dann ein Ausführen einer Korrektur des orthogonal projizierten Bilds.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Zusammenstellungs- bzw. Konstitutionsansicht eines Bilderzeugungsgeräts der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine Flußdiagramm eines Bilderzeugungsverfahren gemäß einer ersten Ausbildung der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Fall zeigt, wo ein weiter Bereich vermessen wird.

4 ist ein Flußdiagramm eines Bilderzeugungsverfahren gemäß einer zweiten Ausbildung der vorliegenden Erfindung. 5 ist ein Flußdiagramm einer Online-Kontrollpunktmessung.

6 ist ein Flußdiagramm einer automatischen Kontrollpunktmessung, die durch einen Kontrollpunkt-Meßabschnitt durchgeführt wurde.

7 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer Kontrollpunktanordnung zeigt.

8 ist ein Flufldiagramm eines Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsverfahrens. 9 ist ein Flufldiagramm und zusätzliche Bildmessung.

10 ist ein Flußdiagramm eines Orthobild-Ausbildungsverfahrens.

11 ist ein Flußdiagramm eines Orthobild-Korrekturverfahrens.

12 ist ein Flußdiagramm zum Anzeigen eines Kontrollpunkt-Verkürzungsbereichs oder eines ungeeigneten Bildbereichs.

13 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel eines Kontrollpunkt-Verkürzungsbereichs oder eines ungeeigneten Bildbereichs zeigt.

14 ist ein Flußdiagramm zum Anzeigen eines Bildverkürzungsorts oder eines ungeeigneten Orts.

15 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Anzeigen bzw. Darstellen eines Bildverkürzungsplatzes oder eines ungeeigneten Platzes zeigt.

16 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Kamerakoordinaten und die Modellkoordinaten zeigt.

17 ist ein Flußdiagramm einer Offline-Verarbeitung. 18 ist eine erläuternde Ansicht, die ein konventionelles Bildmessen und Photographieren zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSBILDUNGEN

Es werden nun bevorzugte Ausbildungen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

A. Ausbildung und Arbeitsweise eines Bilderzeugungsgeräts

1 ist eine konstitutionelle bzw. zusammenstellende Ansicht eines Bilderzeugungsgeräts der vorliegenden Erfindung. Das Bilderzeugungsgerät umfaßt eine Steuer- bzw. Regeleinheit 10, einen Speicherabschnitt 2, ein Eingabe-/Ausgabe-Interface 3, einen dreidimensionalen Koordinateneingabeabschnitt 7, einen Bildeingabeabschnitt 4, einen Anzeigeabschnitt 5 und einen Eingabe-/Ausgabe-Abschnitt 6. Die Steuer- bzw. Regeleinheit 10 umfaßt weiters einen Kontrollbzw. Steuer- bzw. Regelpunkt-Meßabschnitt 101, einen Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt 102, einen Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103, einen Orthobild-. Korrekturabschnitt 104 und einen zusätzlichen Bildmeßabschnitt 105. Diese Abschnitte (Funktionen) können beispielsweise durch einen tragbaren Computer (einen PC) realisiert werden.

Der Speicherabschnitt 2 speichert vorab Kontroll- bzw. Steuer- bzw. Regelpunktdaten und speichert Bilddaten oder dgl. Die Kontrollpunktdaten sind beispielsweise in dreidimensionalen Koordinaten (X, Y, Z), die Grundkoordinaten genannt werden, gespeichert. Das Eingabe-/Ausgabe-Interface 3 besteht aus einem üblichen Bus bzw. Datenleiter oder dgl. und wird für ein Verbinden von verschiedenen Vorrichtungen verwendet. Der Eingabeabschnitt für dreidimensionale Koordinaten 7 erhält die dreidimensionalen Koordinaten für Kontrollpunkte oder zusätzliche Meßpunkte durch verschiedene Aufzeichnungs- bzw. Überwachungsinstrumente, z. B. ein globales Positioniersystem (ein GPS), eine Gesamtstation oder dgl. oder eine Meßvorrichtung für dreidimensionale Koordinaten. Der Bildeingabeabschnitt 4 erhält ein zweidimensionales oder dreidimensionales Bild beispielsweise von einer Digitalkamera. Für den Bildeingabeabschnitt 4 werden eines oder mehrere von Bildern, beinhaltend Kontroll- bzw. Steuer- bzw. Regelpunkte eingegeben.

Der Anzeigeabschnitt 5 ist mit einer CRT, einer Flüssigkristallanzeige, einer Plasmaanzeige oder dgl. versehen und führt eine zweidimensionale oder dreidimensionale Anzeige bzw. Darstellung durch. Der Anzeigeabschnitt 5 zeigt ein Orthobild, das durch den Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103, den Orthobild-Korrekturabschnitt 104 der Steuer- bzw. Regeleinheit 10 ausgebildet ist. Der Anzeigeabschnitt 5 zeigt auch eine Kontrollpunktposition an, die durch den Kontrollpunkt-Meßabschnitt 101 eingegeben wurde, ein Bild, das durch den zusätzlichen Bildabschnitt 105 hinzu zugefügt wurde, oder dgl. Der Eingabe-/Ausgabe-Abschnitt 6 transferiert verschiedene Bilddaten und Ergebnisse einer Bestimmung, alternativ die dreidimensionalen Koordinatendaten und dgl. von einer dreidimensionalen Koordinateneingabevorrichtung, wie ein Überwachungsinstrument oder dgl. mit anderen Einheiten. Für den Eingabe-/Ausgabeabschnitt 6 können verschiedene Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtungen, beispielsweise eine optische Diskettenvorrichtung, ein Kartenaufzeichnungsmedium (z. B. ein HDD, ein Speicher oder dgl.), eine Floppydisk, eine Tastatur, ein Stift, eine Maus, ein Terminal oder ein CD-ROM-Treiber zur Verfügung gestellt werden. Der Eingabe/Ausgabe-Abschnitt 6 gibt Instruktionen betreffend Kontrollpunkte und verschiedene Positionen auf dem Schirm des Anzeigeabschnitts 5 durch eine Zeigevorrichtung, wie eine Maus, einen Schreibstift oder dgl. an.

Der Kontrollpunkt-Meßabschnitt 101 mißt ein zentral projiziertes Bild, das eine Mehrzahl von eingedruckten Kontrollpunkten aufweist, und erhält die Bildkoordinaten für die Kontrollpunkte. Der Kontrollpunkt-Meßabschnitt 101 mißt unter Verwendung als den dreidimensionalen Koordinateneingabeabschnitt 7 eines Aufzeichnungs- bzw. Überwachungsinstruments zum Messen eines Abstands und eines Winkels von einem bereits bekannten Punkt die dreidimensionalen Koordinaten für die Kontrollpunkte basierend auf den erhaltenen Koordinaten und speichert dieselben in dem Speicherabschnitt 2, sofern dies erforderlich ist. In Abhängigkeit von den Kontrollpunkten kann der Kontrollpunkt-Meßabschnitt 101 automatisch jeden zentral projizierten Bildkoordinatenwert entsprechend jedem Kontrollpunkt erhalten, für welchen die dreidimensionalen Koordinaten erhalten wurden.

Der Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt 102 erhält einen Transformationsparameter. Dieser Transformationsparameter wird zum Transformieren der Bildkoordinaten, die durch den Kontrollpunkt-Meßabschnitt 101 erhalten wurden, in die photographischen Koordinaten, die einen Ursprung als einen Hauptpunkt festgelegt aufweisen (einen Punkt, wo eine Linie, welche durch ein Linsenzentrum hindurchtritt und senkrecht auf den Schirm steht, das Bild schneidet) und zum Korrelieren, basierend auf den Bildkoordinaten und der dreidimensionalen Koordinaten für die Kontrollpunkte, welche durch den Kontrollpunkt-Meßabschnitt 101 erhalten wurden, der Bildkoordinaten mit den dreidimensionalen Koordinaten verwendet. Auch kann, wie dies später beschrieben werden wird, der Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt 102 durch Erfüllen einer kollinearen Bedingung für eine zentrale Projektion und unter Verwendung eines Bildeingabeabschnitts, wo ein Hauptabstand bekannt ist, einen Transformationsparameter basierend auf wenigstens drei Kontrollpunkten, für welche ein Grundkoordinatensystem bekannt ist, berechnen. Weiters kann der Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt 102 eine Linsenverzerrung basierend auf Linsenverzerrungsdaten des Bildeingabeabschnitts oder tatsächlich gemessenen Daten einer Mehrzahl von Kontrollpunkten korrigieren.

Der Orthobild-Ausbildungsabschnitt (Orthobild-Ausbildungsfunktion) 103 transformiert die dreidimensionalen Koordinaten in die Bildkoordinaten basierend auf dem Transformationsparameter, der mit dem Koordinatentransformations-Berechnungsabschnitt 102 erhalten wurde, und bildet ein orthogonal projiziertes Bild. Für ein Ausbilden eines orthogonal projizierten Bilds durch Kleben bzw. Anhängen einer Mehrzahl von Bildern kann der Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 jedes Bild auswählen, das basierend auf einem Abstand von jedem Bild zu einem Kontrollpunkt oder einen Abstand von jedem Bild zu einem Meßpunkt erhalten wurde.

Auch bildet der Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 ein Orthobild von Bildkoordinatenwerten (oder photographischen Koordinatenwerten) für die Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte und Grundkoordinatenwerte basierend auf einer Mehrzahl von Stereobildern, die durch den Bildeingabeabschnitt 4 eingegeben sind. Der Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 kann eine Funktion zum diskriminierenden Anzeigen eines nicht überlappenden Bereichs/nicht photographierten Bereichs, der durch den Orthobild-Korrekturabschnitt 104 bestimmt ist, oder einer verkürzten/fehlerhaften Positionierung der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte auf dem Anzeigeschirm des Orthobilds aufweisen. Weiters kann der Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 eine Funktion eines Ausübens einer Ausrichtung bzw. Orientierung, wie einer nachfolgenden Ausrichtung, relativen Ausrichtung oder dgl. basierend auf einer Mehrzahl von Stereobildern beinhalten.

Der Orthobild-Korrekturabschnitt 104 korrigiert die Bildkoordinaten, die in dem Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 erhalten wurden, basierend auf den dreidimensionalen Koordinaten für tatsächlich gemessene, zusätzliche Punkte, und führt eine Korrektur des orthogonal projizierten Bilds durch. Auch kann der Orthobild-Korrekturabschnitt 104, wenn eine Mehrzahl von zentral projizierten Bildern erhalten wird, ein orthogonal projiziertes Bild durch ein Kombinieren von Bildern, die gemäß einem geeigneten Standard ausgewählt sind, z. B. Bildern von Orten, die bestimmte/untere Reduktionsmaßstäbe besitzen oder einen relativ kleinen Reduktionsmaßstab besitzen, alternativ von Bildern nahe dem Meßpunkt oder dem Kontrollpunkt auf einer Prioritätsbasis ausbilden. Weiters kann der Orthobild-Korrekturabschnitt 104 auf dem Anzeigeabschnitt 5, wenn eine Mehrzahl von zentral projizierten Bildern erhalten wird, einen Bildverkürzungsbereich oder einen ungeeigneten Bereich anzeigen, welcher aus der Ausbildung des orthogonal projizierten Bilds, das durch den Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 durchgeführt wurde, resultiert.

Eine bestimmende bzw. Bestimmungsfunktion, die in dem Orthobild-Korrekturabschnitt 104 inkludiert ist, bestimmt basierend auf dem Orthobild, das durch den Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 gebildet wurde, die Notwendigkeit einer Veränderung einer Photographierposition und die Notwendigkeit einer Veränderung von Positionen der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte. Diese Bestimmungsfunktion beinhaltet eine Funktion eines Extrahierens von nicht-überlappten Bereichen, wobei der Bereich um wenigstens zwei Stereobilder in dem Orthobild nicht überlappt ist. Ein bestimmender bzw. Bestimmungsabschnitt 12 umfaßt eine Funktion eines Extrahierens eines nicht photographierten Bereichs, welcher nicht mit den Stereobildern in einem Meßzielbereich überlagert bzw. abgedeckt ist. Auch umfaßt die Bestimmungsfunktion eine Funktion zum Bestimmen einer Verkürzung/einer verfehlten Positionierung von Kontrollpunkten/Ausrichtungspunkten, die in einem Bereich enthalten sind, die durch wenigstens zwei Stereobilder in dem Orthobild überlappt ist. Weiters umfaßt die Bestimmungsfunktion eine Funktion zum Ausgeben, wenn Ergebnisse einer Ausrichtung, die durch den Orthobild-Ausbildungsabschnitt 11 durchgeführt wurde, nicht konvergierend sind, eine Instruktion zur Veränderung einer Einstellung bzw. Festlegung der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte entweder auf den Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 oder den zusätzlichen Bildmeßabschnitt 105 oder beide.

Eine Korrekturdaten-Ausbildungsfunktion, die in dem Orthobild-Korrekturabschnitt 104 enthalten ist, bildet Daten für das neuerliche Photographieren, wenn die Bestimmungsfunktion einen nicht überlappten Bereich/nicht photographierten Bereich oder eine Verkürzung/verfehlte Positionierung der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte in dem Orthobild detektiert. Diese Daten für ein neuerliches Photographieren sind notwendig, um den detektierten Fehler zu lösen und für diese Daten können beispielsweise Daten betreffend eine Photographierposition, Daten betreffend einen Photographierbereich, Daten betreffend eine Auswahl von Kontrollpunkten/Orientierungspunkten, Daten zum Spezifizieren von Kontrollpunkten/Ausrichtungspunkten, die neuerlich anzuordnen sind, oder dgl. verwendet werden. Derartige Daten werden zurück in den Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 zugeführt.

Der zusätzliche Bildmeßabschnitt 105 mißt andere zentral projizierte Bilder, um die Steuer- bzw. Regelpunkte zu umfassen, die durch den Kontrollpunkt-Meßabschnitt 101 gemessen wurden, und berechnet Transformationsparameter für diese zentral projizierten Bilder unter Verwendung des Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitts 102.

Als nächstes wird eine Gesamtoperation zusammengefaßt.

2 ist ein Flußdiagramm eines Bilderzeugungsverfahrens gemäß einer ersten Ausbildung der vorliegenden Erfindung. Die Zeichnung zeigt einen Fall, wo ein Bild basierend auf einem oder mehreren Bildern und dreidimensionalen Koordinatenwerten durch ein Überwachungsinstrument ausgebildet wird. Ein Bildausbildungsverfahren, das in der Steuer- bzw. Regeleinheit 10 durchgeführt wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.

Das Verfahren, das in 2 gezeigt ist, weist zwei Wege der Verarbeitung auf: Online-Verarbeitung, die an einem tatsächlichen Ort durchgeführt wird, und Offline-Verarbeitung zur Durchführung lediglich von Kontrollpunktmessungen des tatsächlichen Orts und eines Zurückbringens des verbleibenden Arbeit, um in einem Büro oder dgl. endbearbeitet zu werden. In der Online-Verarbeitung werden unterschiedlich von dem Fall der Offline-Verarbeitung die Kontrollpunktmessungen nachfolgende Bildverarbeitung, Anzeige bzw. Darstellung und dgl. an dem tatsächlichen Ort durchgeführt.

In dem Bildausbildungsverfahren wird zuerst eine Messung von Kontrollpunkten (drei Punkte oder mehr) durchgeführt (Schritt S110), und es wird eine Verarbeitung zum Erstellen von einem Orthobild basierend auf Bilddaten davon und Überwachungsdaten durchgeführt. Weiters wird, wenn ein Photographieren aus einer Mehrzahl von Richtungen durchgeführt wird, eine zusätzliche Bildmessung durchgeführt (Schritt S140). Zum Durchführen einer Analyse nur mit einem Bild ist das zusätzliche Bildmessen (Schritt S140) unnotwendig. Dann wird beispielsweise auf einem PC eine Orthobild-Ausbildung durchgeführt (Schritt S160). Hier wird, wenn ein gebildetes Orthobild nicht das ist was gewünscht wurde, eine Orthobild-Korrektur durchgeführt (Schritt S180). In dieser Orthobild-Korrekturarbeit wird eine Bestimmung durchgeführt, ob ein zufriedenstellendes Bild erhalten wurde oder nicht (Schritt S200). wenn es "OK" ist, dann geht das Verfahren zu einem nächsten zu vermessenden Bereich und dieselbe Operation bzw. derselbe Vorgang wird von dem Kontrollpunktmeßschritt (Schritt S110) wiederholt. Andererseits wird, wenn ein nicht zufriedenstellendes Bild in der Orthobild-Korrekturarbeit erhalten wurde (Schritt S180), dann das zusätzliche Bildmessen (Schritt S140) neuerlich durchgeführt, und die vorhergehenden Operationen werden so lange wiederholt, bis ein zufriedenstellendes Bild erhalten ist.

Das zusätzliche Bildmessen (Schritt S140) wird durchgeführt, wenn beispielsweise einige Teile schwer zu sehen sind, wenn ein Photographieren aus einer Richtung durchgeführt wurde, wenn ein Bild eines fernen Teils selbst auf einem Bild grob wird und somit eine ausreichende Genauigkeit nicht zur Verfügung gestellt wird, oder dgl. Mit anderen Worten wird, wenn ein Orthobild durch Durchführen von weiterem Photographieren von einer anderen Richtung zum Kompensieren von einem bereits eingegebenen Bild oder noch einer anderen Richtung ausgebildet wird, wo eine Verkürzung stattfindet, ein Ort, welcher schwer zu sehen ist, oder ein Ort geringerer Genauigkeit einem Kamerabild einer anderen Richtung ausgewählt/synthetisiert, und wird damit ein Orthobild guter Qualität ausgebildet.

3 ist eine Ansicht, die einen Fall erläutert, in welchem ein weiter Bereich vermessen wird. Wenn ein Bereich, der zu vermessen ist, weit bzw. groß ist, kann ein Meßbereich in Übereinstimmung mit der notwendigen Genauigkeit bestimmt werden, und das Bildausbildungsverfahren in 2 kann sequentiell in entsprechenden Bereichen von Meßbereichen 1, 2, 3 ... und dgl. von 3 wiederholt werden. Die notwendige Genauigkeit hängt beispielsweise von einem Abstand von einem Gegenstand, einer Größe eines CCD-Bild- punkts oder dgl. ab. So kann, indem ein weiter Bereich zum Verarbeiten unterteilt wird, kann ein Orthobild leicht unabhängig davon ausgebildet werden, wie weit ein Bereich ist.

4 ist ein Flußdiagramm eines Bilderzeugungsverfahrens gemäß einer zweiten Ausbildung der vorliegenden Erfindung. Das gezeigte Verfahren ist eine Bildmeßverarbeitung zum Durchführen von stabilen Messungen durch Stereobilder. Das Bildmeßverfahren ist nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.

Zuerst werden Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte festgelegt und gemessene Daten werden durch ein Aufnahme- bzw. Überwachungsinstrument (Schritt S1100) festgelegt. Die Kontrollpunkte wurden genau auf der Basis eines Grundkoordinatensystems (absoluten Koordinatensystem) (X, Y, Z) zuvor durch das Überwachungsinstrument vermessen. Wenn die Orientierungs- bzw. Ausrichtungspunkte gleichmäßig (diskret) auf einem photographischen Bild angeordnet sind, ist es nicht notwendig, die Positionen derselben zuvor zu vermessen. Es ist nicht notwendig festzuhalten, daß die Ausrichtungspunkte auch als Kontrollpunkte, deren Position gemessen ist, verwendet werden können. Das Grundkoordinatensystem (X, Y, Z) ist ein dreidimensionales, orthogonales Koordinatensystem, worin ein echter Raum eines Modells festgelegt wurde.

Dann wird ein Photographieren derart durchgeführt, daß jedes Bild ausreichend ein anderes überlappen kann und die Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte, beispielsweise wenigstens sechs Punkte oder mehr, einander überlappen können (Schritt S1200). Hier weist als ein Beispiel jedes Bild wenigstens sechs oder mehr Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte auf, jedoch kann die geeignete Anzahl derselben verwendet werden, wie dies die Gelegenheit erfordert. Beispielsweise kann, wenn eine Bündeleinstellung oder dgl. verwendet wird, die Anzahl von Kontrollpunkten zum Messen auf drei reduziert werden. Selbst wenn Ausrichtungspunkte anstelle von Kontrollpunkten verwendet werden, ist die notwendige Anzahl von Zielen etwa sechs. Alternativ sind vier Punkte genug, wenn angenommen werden kann, daß Ausrichtungspunkte in einer Ebene angeordnet sind.

Nach dem Photographieren werden zahlreiche, festgelegte Werte, welche für eine Bildverarbeitung notwendig sind, z. B. sowohl beide oder einer aus dem Orthobild-Ausbildungsbereich und der Auflösung und dgl. auf dem Personal Computer (einem PC) (Schritt S1300) festgelegt. Dann werden die Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte für jedes Bild auf einem PC gemessen (Schritt S1400). Hier werden durch die Orthobild-Ausbildungsfunktion die Ausrichtung und die Orthobild-Bildung automatisch gemäß einem Programm (Schritt S1500) durchgeführt. Die spezifische Verarbeitung wird später im Detail beschrieben.

Nach der Berechnung der Orthobild-Ausbildungsfunktion werden die Ergebnisse der Ausrichtung und ein Orthobild auf dem Anzeigschirm angezeigt (Schritt S1600). Dann wird basierend auf den Ergebnissen von Schritt S1600 jeder Überprüfungspunkt bzw. -wert für das gemessene Bild bestätigt (Schritt S1700).

Die Anzeigefunktion zeigt eine Anordnung von allem und jedem Bild durch das Orthobild an. Weiters werden die unzureichenden Ergebnisse der Ausrichtung diskriminierend bzw. verschieden, basierend auf verschiedenen Bits einer Anzeigeinformation angezeigt, durch welche die Überprüfungspunkte bzw. -merkmale bestätigt werden. Betreffend die Überprüfungsmerkmale wird, wenn die Ergebnisse der Ausrichtung unzureichend sind (z. B. die Zielgenauigkeit nicht erreicht ist, keine Konvergenz auftritt oder dgl.), eine ungeeignete Auswahl oder Anordnung der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte bestimmt. Ein Versagen eines gesamten Meßbereichs, wie ein Vorliegen eines nicht photographierten Bereichs, welches durch ein Weglassen eines Photographierens oder dgl. bewirkt ist, wird durch das ausgebildete Orthobild bestätigt. Wenn ein nicht-überlappter Bereich existiert, beispielsweise aufgrund eines Bildüberlagerungsversagens, wird die Geeignetheit eines überlappten Bereichs bestätigt. Wenn ein derartiger Überlagerungsfehler vorliegt, indem nur ein überlappter Teil zwischen benachbarten Bildern in dem aus- gebildeten Orthobild extrahiert und derselbe angezeigt wird, wird ein Spalt in einem anschließenden Teil zwischen Bildern des Orthobilds ausgebildet und somit kann eine unmittelbare Bestimmung durchgeführt werden.

Zusätzlich zu der Bestätigung des Anzeigeschirms durch einen Meßoperator können die Überprüfungsmerkmale automatisch durch die Steuer- bzw. Regelfunktion bestätigt werden (insbesondere die Bestimmungsfunktion). Wenn die Ergebnisse einer Ausrichtung, wie in dem Fall einer fehlerhaften Anordnung oder einer fehlerhaften Positionierung der Kontrollpunkte nicht konvergieren oder wenn eine aufeinanderfolgende Ausrichtung nicht normal durchgeführt wird, werden die Ergebnisse der Ausrichtung, welche Fehler enthält, in dem Schritt S1600 ausgegeben und ein Fehler bzw. Versagen, wie ein ungeeignetes Bild, wird diskriminierend angezeigt. Beispielsweise kann die Steuer- bzw. Regelfunktion es der Anzeigefunktion ermöglichen, automatisch die Tatsache, daß die Ergebnisse einer Ausrichtung versagt haben, die gewünschte Zielgenauigkeit zu erreichen oder versagen zu konvergieren, durch eine Identifiziereinrichtung, ein Flag anzuzeigen, und können auch es der Anzeigefunktion ermöglichen, diskriminierend einen geeigneten Bereich durch eine Farbe oder Muster anzuzeigen. Selbst in dem Fall, wo ein nicht photographierter Bereich oder ein nicht überlappter Bereich vorliegt, kann der Bereich geeignet durch die Steuer- bzw. Regelfunktion und unter Verwendung einer Bildverarbeitungstechnologie erkannt werden. Spezifisch kann ein leerer Ort eines Bilds detektiert werden, und indem ein Bereich/eine Position desselben identifiziert wird, können die obigen Fehler bestimmt werden.

Falls die Notwendigkeit einer Korrektur basierend auf den Ergebnissen der Überprüfung entschieden wird, dann wird eine Entscheidung betreffend die Notwendigkeit einer Bestimmung aufgrund einer Verkürzung, eines Positionierungsfehlers der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte, Anordnung derselben für ein neuerliches Photographieren getroffen (Schritt S1720).

Hier werden beispielsweise, wenn eine neuerliche Anordnung der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte nicht notwendig ist, da nur eine Bildphotographierposition nicht geeignet bzw. ordnungsgemäß ist, wie in dem Fall, wo ein nicht photographierter Bereich oder nicht überlappter Bereich existiert, die Daten für das neuerliche Photographieren durch die Korrekturdaten-Ausbildungsfunktion gebildet und ein Photographieren wird neuerlich entsprechend diesen Daten durchgeführt (Schritt S1860). Dann wird das Programm neuerlich von Schritt S1400 aufgenommen.

Andererseits wird, wenn beispielsweise die Anordnung der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte verändert werden muß, wie in dem Fall, wo die Ergebnisse einer Ausrichtung nicht konvergieren oder eine nachfolgende Ausrichtung nicht normal durchgeführt wurde, eine neuerliche Anordnung derselben überprüft (Schritt S1700). Wenn es andere Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte auf dem Bild gibt und die Bildkoordinaten für diese Punkte ohne neuerliches Photographieren erhalten werden, wird eine Auswahl der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte von dem bereits photographierten Bild verändert (Schritt S1760), und die obige Berechnung wird von Schritt S1500 gestartet. Diese Verarbeitung kann automatisch durchgeführt werden. Andererseits wird, wenn andere geeignete Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte nicht auf dem Bild existieren, eine Anordnungsveränderung durch ein Bewegen der Anordnung der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte durchgeführt (Schritt s1840). Dann werden die Daten für ein neuerliches Photographieren des Bilds, umfassend die neu angeordnete Kontrollpunkte/Orientierungspunkte durch die Korrekturdaten-Ausbildungsfunktion ausgebildet und ein neuerliches Photographieren wird gemäß den gebildeten Daten durchgeführt (Schritt S1860). Dann wird das Verfahren von Schritt S1400 durchgeführt.

Das neuerliche Photographierverarbeiten in dem Schritt S1860, das Meßverarbeiten in dem Schritt S1400 kann nur für das Bild, umfassend die Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte durchgeführt werden, welches notwendig ist, um jedes Versagen zu handhaben, alternativ für alle Bilder, die zu photographieren sind.

Die Entscheidung betreffend die Notwendigkeit für ein neuerliches Photographieren basierend auf den Ergebnissen einer Überprüfung und die Entscheidung betreffend den Schritt, zu welchem das Verfahren zurückgeht, wenn ein neuerliches Photographieren notwendig ist, kann händisch durch den Betätiger basierend auf dem Anzeigeschirm gemacht werden, alternativ automatisch durch einen PC durchgeführt werden oder andernfalls durch eine geeignete Kombination einer händischen Betätigung und eines PCs durchgeführt werden.

Wie oben beschrieben, wird, wenn es entschieden ist, daß irgendeine Korrektur notwendig ist, eine Korrektur basierend auf dem Ergebnis einer Überprüfung in dem Schritt S1700 bestimmt, und es wird das Verfahren mit der Entscheidung beendet, daß ein gewünschtes Orthobild erhalten wurde.

B. Detail der Verarbeitung

Als nächstes wird das Flußdiagramm von 2 im Detail beschrieben.

(1) Kontrollpunkt-Meßverarbeitung durch den Kontrollpunkt-Meßverarbeitungsabschnitt 101 (Schritt S110).

Nachfolgend wird die Kontrollpunkt-Meßverarbeitung (Schritt S110) durch den Kontrollpunkt-Meßabschnitt 101 im Detail beschrieben.

(1–1) Online-Messung

Zuerst wird ein Beispiel einer Online-Messung beschrieben. 5 ist ein Flußdiagramm einer 0nline-Kontrollpunktmessung. In der Online-Kontrollpunktmessung zum Ausbilden eines Orthobilds auf dem Feld einer Arbeitsstelle wird die Arbeit durchgeführt, während ein Orthobild an einem tatsächlichen Platz ausgebildet und bestätigt wird. So kann gemäß der Online-Kontrollpunktmessung nicht effiziente Arbeit, wie ein neuerliches Vermessen der Kontrollpunkte an dem tatsächlichen Platz vermieden werden, wenn eine derartige Arbeit in dem Fall eines Messens von Fehlern oder verkürzten Teilen gefunden wird, nachdem ein photographiertes Bild zurückgebracht wird und analysiert ist.

Zuerst werden Kontrollpunkte, wenigstens drei Punkte, in einem Bereich, der zu vermessen ist, festgelegt (Schritt S112). Weiters sollen vorzugsweise die Steuer- bzw. Regelpunkte diskriminierbare Ziele auf einem Bild sein und werden durch ein Aufnahme- bzw. Überwachungsinstrument (dreidimensionaler Koordinaten-Eingabeabschnitt 7) vermessen. Für die Kontrollpunkte können beispielsweise Prismen oder reflektierende Ziele verwendet werden, alternativ können diese Ziele, welche für ein Zurückführen reflektierende (Maß-)Signale rückstrahlen, in dem Fall einer Nicht-Prismen-Gesamtstationen verwendet werden. Dann wird ein Photographieren durch eine Digitalkamera (Bildeingabeabschnitt 4) (Schritt S114) durchgeführt. Dieses Photographieren kann für ein Bild oder eine gewünschte Anzahl von Bildern aus einer Mehrzahl von Richtungen durchgeführt werden. Beispielsweise ist es, wenn einige Teile schwer zu sehen sind, wenn sie aus einer Richtung photographiert werden, wenn eine Bildgenauigkeit berücksichtigt wird, besser, ein weiteres Photographieren aus einer Mehrzahl von Richtungen durchzuführen.

Dann wird das Bild, das durch die Digitalkamera photographiert und in der Speichervorrichtung der Kamera gespeichert wurde, der Steuer- bzw. Regeleinheit 10 der Bildausbildungsvorrichtung transferiert und dem Speicherabschnitt 2 eingegeben (Schritt S116). Das Bild, das der Steuer- bzw. Regeleinheit 10 eingegeben ist, gelangt auf einen PC, um vermessen zu werden, und das photographierte Bild wird auf dem Anzeigeabschnitt 5 angezeigt. Hier werden die Ziele durch das Überwachungsinstrument (Schritt S118) kollimiert bzw, gesammelt und bestätigt. Wenn OK, werden die Kontrollpunkte als Ziele auf dem Bild auf einem PC vermessen (Schritt S120). In diesem Fall werden beispielsweise Positionen der Kontrollpunkte durch einen Stift als die Eingabevorrichtung des Eingabe-/Ausgabe-Abschnitts 6 instruiert. Nachdem die Bildkoordinaten (px, py) (CCD-Koordinatensystem, und ein ursprünglicher Punkt wird festgelegt, um ein Schirmende, wie das linke, obere Ende des Schrims zu sein) gemessen sind, wird eine Meßinstruktion dem dreidimensionalen Koordinaten-Eingabeabschnitt 7 ausgegeben, eine Messung wird durch den Eingabeabschnitt 7 der dreidimensionalen Koordinaten ausgeführt (Schritt S122) und dann werden die gemessenen Grundkoordinatenwerten der Kontrollpunkte durch die Eingabe/Ausgabe I/F 3 an die Kontrolleinheit 10 und die Speichereinheit 2 übersandt (Schritt S124). Dementsprechend ist eine Korrelation der Grundkoordinaten für die Kontrollpunkte mit den Bildkoordinaten auf einem PC und die Messung vervollständigt. Dann wird dieselbe Arbeit für die wenigstens drei Punkte (Schritt S126) wiederholt.

Als nächstes wird die automatische Kontrollpunktmessung durch den Kontrollpunkt-Meßabschnitt 101 beschrieben,

6 ist ein Flußdiagramm einer automatischen Kontrollpunktmessung, die durch den Kontrollpunkt-Meßabschnitt durchgeführt wird. 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Anordnung von Steuer- bzw. Regelpunkten zeigt.

Zuerst werden Kontrollpunkte, die reflektierende Blätter haben, festgelegt (Schritt S501). Ein Festlegen der reflektierenden Blätter erleichtert eine automatische Messung mit einem Bild und eine simultane Meßarbeit durch eine Gesamtstation, eine Nicht-Prismen-Gesamtstation. Die Kontrollpunkte sind als Ziele festgelegt, die von sämtlichen Richtungen zu sehen sind, und diese Punkte können beispielsweise auf Scheiteln von Dreieckspyramiden oder Dreieckspolen festgelegt werden. Wenn die Anzahl von Kontrollpunkten beispielsweise drei ist, ist die Anordnung ähnlich derjenigen, die in der Zeichnung gezeigt ist und es ist angebracht, eines offensichtlich unterschiedlich in der Größe festzulegen. Dann wird als ein Beispiel ein Photographieren mit einem Blitzlicht (Schritt S503) durchgeführt. Dementsprechend können jegliche Situationen sicher detektiert werden. Dann wird das photographierte Bild dem PC eingegeben (Schritt S505). Dann werden die dreidimensionalen Koordinaten durch das Aufzeichnungsinstrument (Schritt S507) gemessen. Zum Messen des Kontrollpunkts, der das größte, reflektierende Blatt aufweist, wird Information desselben als ein Attribut gleichzeitig von dem Überwachungsinstrument an die Steuer- bzw. Regeleinheit 10 transferiert bzw. übertragen.

Dann werden durch eine Modell- bzw. Musterübereinstimmung (Bildkorrelationsverarbeitung) die Bildkoordinaten des Bilds detektiert (Schritt S509). Beispielsweise kehrt eine Lichtmenge von jedem der reflektierenden Blätter, die eine hohe Helligkeit besitzen, zurück und durch ein vorherighes Registrieren der Formen der Kontrollpunkte als Muster (Übereinstimmungsmuster) wird eine Positionsdetektion erleichtert. Für die Muster bzw. Modelle in diesem Beispiel können zwei Arten von kleinen und großen Mustern hergestellt werden. Dann werden die Bildkoordinaten für die in der Position detektierten Kontrollpunkte mit Punkten der dreidimensionalen Koordinaten korreliert (Schritt S511). Beispielsweise wird durch ein Anordnen von drei Punkten und Festlegen eines unter diesen als groß, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, der große Kontrollpunkt auf dem Bild durch das Muster unterscheidbar und wird basierend auf dem Attribut, das an den dreidimensionalen Koordinaten gemessen wurde, korreliert. Die anderen zwei Punkte können basierend auf den dreidimensionalen Koordinatenpositionen und den Bildkoordinatenpositionen derselben korreliert werden, selbst wenn diese Punkte von irgendwelchen Richtungen photographiert werden.

Zum Erhöhen der Zuverlässigkeit einer Positionsdetektion werden zwei Bilder photographiert, eines mit Blinklicht und eines ohne dem Blinklicht, und indem ein Unterschied zwischen diesen zwei Bildern genommen wird, tauchen nur die Ziele auf. So wird eine automatische Koordinatenpositions-Detektion durch Übereinstimmen sicherer und zuverlässiger. Dementsprechend kann eine Detektion sicher aus jeglichen Richtungen durchgeführt werden.

Die Verarbeitung wurde in Hinblick auf große und kleine reflektierende Blätter beschrieben. Einr Bildkoordinaten-Detektion und -Korrelation kann ebenfalls durch ein Färben oder Musterbilden der reflektierenden Blätter durchgeführt werden. Statt der reflektierenden Blätter können jegliche diskriminierenden bzw. unterscheidbaren Materialien betreffend das Bild verwendet werden. Dementsprechend gibt es keine Beschränkungen betreffend die Zahl, Anordnung, Formen und dgl. des Kontrollpunkts.

Als nächstes wird das Musterübereinstimmungsverfahren beschrieben.

Für die Musterübereinstimmung kann jedes geeignete Verfahren, wie ein normalisiertes Kreuzkorrelationsverfahren, ein sequentieller Ähnlichkeitsdetektionsalgorithmus (SSDA) oder dgl. verwendet werden. Beispielsweise kann, indem SSDA verwendet wird, eine die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden.

Nachfolgend wird SSDA beschrieben.

Ein Ausdruck des SSDA ist unten gezeigt. In diesem Ausdruck ist ein Punkt, wo ein Rest R(a, b) am kleinsten wird, eine Bildposition, die zu erhalten ist. Um eine Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, kann beispielsweise zusätzlich zu diesem Ausdruck die Addition beendet werden, wenn ein Wert R(a, b) einen Minimumwert eines vergangenen Rests übersteigt, und eine Berechnung wird durchgeführt, um sich zu dem nächsten (a, b) zu bewegen.

T (m1, n1) : Modell- bzw. Musterbild,

I (a,b) (m1, n1) : teilweises Bild eines Zielbilds (a,b): linke obere Koordinaten des Musterbilds

R (a, b) : Rest

(1–2) Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsverarbeitung durch den Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt 102 (Schritt S300) Wenn die vorhergehende Messung für die Kontrollpunkte OK ist, dann wird eine Transformationsparameterberechnung durch den Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt 102 durchgeführt (Schritt S300).

8 ist ein Flußdiagramm eines Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsverfahrens.

Zuerst werden, da die auf einem PC gemessenen Punkte als die Bildkoordinaten auf einer Ladungs-gekoppelten Vorrichtung (einer CCD), wie einer Digitalkamera erhalten wenden, diese Koordinaten in ein photographisches Koordinatensystem (x, y) (Schritt S203) transformiert. Das photographische Koordinatensystem (x, y) ist das zweidimensionale Koordinatensystem, das einen Ursprung als ein Hauptpunkt festgelegt aufweist. Andererseits sind die Bildkoordinaten CCD Koordinatensystem (px, py) beispielsweise die zweidimensionalen Koordinaten, die einen Ursprung haben, der in der linken oberen Seite festgelegt ist.

Die drei Punkte, die auf dem Grundkoordinatensystem (X, Y, Z) durch Messen des Überwachungsinstruments gemessen wurden, und die zwei Punkte des Bildkoordinatensystems (x, y), die auf einem PC gemessen wurden, werden für die unterstehenden Ausdrücke substituiert, und jeder der Parameter für die Koordinatentransformation (Koordinatentransformationsparameter) wird erhalten (Schritt S205). Die Ausdrücke 2 und 3 sind Ausdrücke eines kollinearen Zustands, wo ein Projektionszentrum, ein Bild auf einer CCD und ein Gegenstand auf einer geraden Linie angeordnet sind. Dementsprechend kann, wenn es wenigstens drei bereits bekannte Punkte gibt, jeder Koordinatentransformationsparameter berechnet werden. In diesem Fall muß jedoch ein Hauptabstand c nahezu bekannt sein. Wenn eine kalibrierte Kamera verwendet wird, tritt kein Problem auf, da ein Hauptabstand c bekannt ist.

Darin sind

x, y : Bildkoordinaten, X0 Y0 : Hauptpunktposition,

X, Y, Z : Grundkoordinaten,

X0, Y0, Z0 : Koordinaten eines Projektionszentrums,

c : Hauptabstand

aij : Rotationsmatrix

ɷ, ɸ, Ƙ : Neigung der Kamera

Andererseits kann, wenn ein Hauptabstand c nicht bekannt ist, der Wert durch ein Messen von Koordinatenwerten von vier Punkten auf einer Ebene basierend auf zweidimensionalen projektiven Transformation erhalten werden. Auch durch Verwendung von sechs Punkten kann eine Beziehung zwischen den Bildkoordinaten und den dreidimensionalen Koordinaten (Zielpunktkoordinaten) des Gegenstands durch eine Nährungslösung basierend auf einem dreidimensionalen Projektionstransformationsausdruck (direkte, lineare Transformation) erhalten werden.

Nachfolgend wird ein Verfahren durch die dreidimensionale Transformationsexpression bzw. dem dreidimensionalen Transformationsausdruck beschrieben. Dieses Verfahren dient zum Berechnen eines Transformationsparameters zum Erhalten einer Bildpunktposition auf einem Orthobild. Hier wird die Verarbeitung hauptsächlich basierend auf bekannten Koordinaten für die Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte und die gemessenen Bild-(photographischen)-Koordinaten berechnet.

Als erstes wird ein grundsätzlicher Ausdruck unten gezeigt.

Darin sind

(x, y) : Bildkoordinaten,

(X, Y, Z) : Grundkoordinaten,

L1 bis L11 : Koordinatentransformationsparameter

Durch Berechnen des Ausdrucks 4 unter Verwendung des Verfahrens kleinster Quadrate basierend auf Daten von Kontrollpunkten, können Koordinatentransformationsparameter L1 bis L11 für ein Entscheiden einer Beziehung zwischen den Bildkoordinaten (x, y) und den Grundkoordinaten (X, &Uacgr;, Z) erhalten werden.

Weiters ist ein Koordinatentransformationsausdruck nicht auf das Vorhergehende beschränkt und jegliche geeignete Koordinatentransformationsausdrücke können angewandt werden, solange diese die Grundkoordinaten mit den Bildkoordinaten korrelieren können.

(1–3) Kamera-Kalibrierung

Die vorhergehende Beschreibung wurde von dem Fall gemacht, wo ein Messen mit einer Genauigkeit durchgeführt wird, um es zu ermöglichen, daß eine Linsenverzerrung ignoriert wird oder eine nicht verzerrende Linse verwendet wird. Jedoch kann, wenn es eine Linsenverzerrung gibt und diese Verzerrung nicht in bezug auf die Genauigkeit ignoriert werden kann, eine Messung mit einer Kamera ausgeführt werden, die eine vorab berechnete Linsenverzerrung besitzt, oder während eine Linsenverzerrung durch eine unten beschriebene Verarbeitung korrigiert wird.

Spezifisch wird in dem Fall einer Kamera, die keine Linsenverzerrungsdaten aufweist, die Linsenverzerrung durch ein Messen von sechs oder mehr Kontrollpunkten und Erhalten einer Linsenverzerrung der Kamera basierend auf den folgenden Ausdrücken 5 bis 7 erhalten. In dem Fall einer Kamera, die eine vorab berechnete Linsenverzerrung aufweist, werden Koordinatenwerte erhalten, während die Linsenverzerrung unter Verwendung dieser Ausdrücke von Beginn korrigiert wird.

k1, k2 : Parameter einer radikalen Verzerrung Diese Ausdrücke werden durch ein Messen von sechs oder mehr Kontrollpunkten an den Grundkoordinaten und den Bildkoordinaten und durch eine nachfolgende Näherungslösung berechnet.

Zusätzlich zu dem Vorhergehenden kann unter Verwendung einer direkten linearen Transformation mit Selbstkalibrierung eine Korrektur der Linsenverzerrung durch die Ausdrücke 8 und 9 durchgeführt werden. In diesem Fall sind zumindest acht Kontrollpunkte notwendig.

Durch ein Eliminieren der Nenner der obigen Ausdrücke basierend auf Daten der Kontrollpunkte und unter Verwendung des Verfahrens geringster Quadrate können die unbekannten Variablen k1, k2, x0 und y0 erhalten werden.

Wie oben beschrieben, wird eine Linsenverzerrung durch die vorhergehenden Ausdrücke erhalten und dementsprechend kann eine Messung durchgeführt werden, während die Linsenverzerrung korrigiert wird. Diese Ausdrücke sind lediglich Beispiele und die Berechnung kann durch andere Ausdrücke durchgeführt werden.

Dann wird, indem neuerlich auf 5 Bezug genommen wird, nachdem die vorhergehende Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsverarbeitung (Schritt S300) beendet ist, indem die Transformationsparameter verwendet werden, ein Rest zwischen den Koordinatentransformationswerten und den Kontrollpunkten erhalten, und es wird eine Entscheidung getätigt, ob der Rest innerhalb eines vorgeschriebenen Werts liegt oder nicht (Schritt S128). Wenn der Rest innerhalb des vorgeschriebenen Werts liegt, dann geht das Verfahren zu der nächsten Verarbeitung. Andererseits geht, wenn der Rest nicht innerhalb des vorgeschriebenen Werts liegt, das Verfahren zurück zu Schritt S118 und während die Anzahl von Punkten, die zu messen sind, erhöht wird, werden die Operationen der Schritte S118 bis S128 so lange durchgeführt, bis der Rest innerhalb des vorgeschriebenen Werts fällt.

Hier kann der Rest auf die folgende Weise erhalten werden. Spezifisch werden die Transformationsparameter, die durch die Ausdrücke 2 und 3 (alternativ die Ausdrücke 5 und 6) erhalten werden, und die Bildkoordinaten (x, y), die für die Kontrollpunkte gemessen sind, in die Gleichungen bzw. Ausdrücke 10 und 11, die unten beschrieben sind, substituiert und die Berechnung der Kontrollpunkte X' und Y' des Grundkoordinatensystems (X, Y, Z) wird durchgeführt bzw. berechnet. Dann wird ein Rest mit den tatsächlichen gemessenen Grundkoordinatenwerten (X, Y) durch einen Ausdruck 12 erhalten. Wenn der so erhaltene Rest &dgr; innerhalb des vorgeschriebenen Werts ist, dann ist dies OK. Für den vorgeschriebenen Wert wird beispielsweise eine Genauigkeit, die in einem tatsächlichen Ort erforderlich ist, festgelegt. Hier bedeutet n die Anzahl der Kontrollpunkte. Die Ausdrücke für den Rest sollten nicht auf die hier Beschriebenen beschränkt sein, sondern jegliche andere Ausdrücke können verwendet werden.

(2) Zusätzliches Bildmeßverarbeiten durch den zusätzlichen Zusatzbild-Meßabschnitt 105 (Schritt S240) Als nächstes wird eine zusätzliche Bildmeßverarbeitung bzw. Verarbeitung eines zusätzlichen Bilds (Schritt S140) im Detail beschrieben. 9 ist ein Flußdiagramm einer zusätzlichen Messung. Wenn die Anzahl von Bildern, die zu photographieren ist, eins ist, alternativ wenn ein Bild mit einem Bild temporär ausgebildet wird, kann diese Verarbeitung unterlassen bzw. übersprungen werden. Auch wenn eine Mehrzahl von Bildern zuerst in Schritten S114 und S116 photographiert wird, kann ein Schritt eines Photographierens (Schritt S142) und ein Schritt eines Eingebens eines Bilds in einen PC (Schritt S144) weggelassen werden.

Ein Photographieren von zusätzlichen Bildern wird durchgeführt, um alle Kontrollpunkte zu umfassen, die durch die Kontrollpunktfestlegung (Schritt S112) festgelegt sind, die in dem Kontrollpunkt-Mcßverfahren durchgeführt wird (Schritt S110). Dann werden die Bilder in einen PC eingegebenen (Schritt S144), die zusätzlich photographierten Bilder werden auf dem Anzeigeabschnitt 5 angezeigt und ein zusätzliches Bild, das zu messen ist, wird ausgewählt (Schritt S146). Dann werden die Kontrollpunkte, die auf dem ausgewählten Bild gedruckt sind, auf einem PC vermessen (Schritt S148). Diese Arbeit wird so oft wie die Anzahl von Kontrollpunkten (Schritt S150) wiederholt. Beispielsweise können, wenn ein tragbarer Computer einer Stifteingabeart verwendet wird, durch Anzeigen der Kontrollpunkte als Ziele durch eine Zeigervorrichtung, wie einen Stift, die Bildkoordinaten (px, py) (oder die photographischen Koordinaten (x, y)) davon erhalten werden. Dann wird die Koordinatentransformationsparameterberechnung ähnlich der oben beschriebenen durchgeführt (Schritt S300).

Weiters geht zur zusätzlichen Vermessung von anderen Bildern das Verfahren zu dem zusätzlichen Bildabschnitt (Schritt S146) zurück und dieses Verfahren wird so oft wie die Anzahl von Bildern, die zu photographieren sind, wiederholt. Wenn keine zusätzliche Messung durchgeführt wird, geht das Verfahren zu dem nächsten Schritt, um ein Orthobild (Schritt S160) auszubilden.

(3) Orthobild-Ausbildungsverfahren durch den Orthobild-Ausbildungsabschnitt 103 (Schritt S160) Als nächstes wird eine Orthobild-Ausbildungsverarbeitung (Schritt S160) im Detail beschrieben. 10 ist ein Flußdiagramm einer ein Bild bildenden Verarbeitung.

Zuerst wird eine Grundkoordinate für jeden Bildpunkt eines Orthobilds berechnet (Schritt S207). In dieser Verarbeitung zum Ausbilden eines Orthobilds werden die Bildkkoordinaten (x, y) für das Orthobild in die Grundkoordinaten (X, Y, Z) transformiert. Die Grundkoordinaten (X, Y, Z) werden unter Verwendung der Transformationsparameter berechnet, die zuvor in Schritt S205 des Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsverfahrens (Schritt S300) erhalten wurden. Mit anderen Worten werden die Grundkoordinaten (X, Y, Z) entsprechend den Bildkoordinaten (x, y) für das Orthobild durch den folgenden Ausdruck zur Verfügung gestellt. Dementsprechend kann eine Position zum Erhalten jedes Bildpunkts des Orthobilds erhalten werden.

Darin ist (X0, Y0) Position einer linken oberen Seite eines Orthobilds in Grundkoordinatensystem (&Dgr;X, &Dgr;Y) : Größe eines Bildpunkts in dem Grundkoordinaten

system (z. B. m/Bildpunkt)

(x, y) : Bildkoordinaten für das Orthobild

(X, Y, Z) : Grundkoordinaten

a, b, c, d : Koeffizienten einer Ebenengleichung, die durch eine Mehrzahl von Kontrollpunkten ausgebildet wird, die bestimmte Bildkoordinaten (x, y) interpolieren.

Diese Mal werden durch ein Verwenden der Transformationsparameter, die in Schritt S205 erhalten wurden, die Bildkoordinaten (x, y), die den Grundkoordinaten (X, Y, Z) entsprechen, die in Schritt S207 erhalten wurden, basierend auf den Gleichungen 2 und 3 oder den Ausdrücken 5 und 6 (Schritt S209) berechnet. Aus den erhaltenen Bildkoordinaten (x, y) wird ein Grauwert der Grundkoordinaten (X, Y, Z) für das geeignete bzw. ordnungsgemäße Bild erhalten. Dieser Grauwert ist ein Bildpunktgrauwert in einer zweidimensionalen Position (X, Y) auf dem Orthobild. Auf diese Weise wird ein Grauwert eines Bilds, das zu einer Position (X, Y) auf den Grundkoordinaten anzuhalten ist, erhalten. Indem die vorhergehenden Verarbeitung für alle Bildpunkte des Orthobilds durchgeführt wird, wird ein Bildkleben ausgeführt . (Schritt S211) .

Nachfolgend wird ein Kleben bzw. Anhaften einer Mehrzahl von Bildern in größerem Detail beschrieben.

Wenn die Anzahl von Bildern nicht singulär sondern eine Mehrzahl, dann wird eine Auswahl eines Bilds basierend auf einer Positionsbeziehung zwischen den Kontrollpunkten und der Kamera entschieden. Mit anderen Worten wird eine Position (X0, Y0, Z0) einer Kamera für jedes Bild basierend auf den Ausdrücken 2 und 3 berechnet. Dementsprechend wird ein Abstand von Werten davon und tatsächlich gemessenen Werten (X, Y, Z) der Kontrollpunktkoordinaten erhalten, es wird ein Bildgrauwert eines engeren bzw, genaueren Bilds erhalten und dann wird das Bild festgelegt bzw. geklebt. So können durch ein Ausführen eines Bildklebens durch Verwendung eines Bilds näher zu dem Kontrollpunkt Bilddaten, die eine hohe Auflösung besitzen, ausgewählt werden.

(4) Orthobild-Korrekturverarbeitung durch den Orthobild-Korrekturabschnitt 104 (Schritt S180)

Als nächstes wird eine Orthobild-Korrektur (Schritt S180) im Detail beschrieben. 11 ist ein Flußdiagramm einer Orthobild-Korrektur.

Eine Orthobild-Bildung (Schritt S160) wird durchgeführt, eine Überprüfung wird betreffend das ausgebildete Orthobild visuell oder durch eine später beschriebene Verarbeitung durchgeführt. Wenn es Meßfehlerbereiche oder Teile gibt, die spezielle Meßdaten erfordern, wird ein Messen für diese Teile des Rufzeichnungs- bzw. Überwachungsinstruments durchgeführt (Schritt S184). Die dreidimensionalen Koordinaten (Grundkoordinaten), die gemessen wurden, werden von dem Überwachungsinstrument zu der Steuer- bzw. Regeleinheit 10 (Schritt S188) transferiert, die oben beschriebene Orthobild-Ausbildung (Schritt S160) wird automatisch ausgeführt, eine unmittelbare Anzeige des gebildeten Orthobilds wird durch den Anzeigeabschnitt 5 durchgeführt und es wird eine neuerliche Überprüfung getätigt.

Da ein Messen Punkt für Punkt bzw. punktweise durchgeführt wird und eine Verarbeitung durchgeführt wird, während ein korrigiertes Bild in Echtzeit bestätigt wird, können Meßfehler oder Meßweglassungen verhindert werden und ein Messen kann somit immer durchgeführt werden, während ein Bild als ein Endprodukt bestätigt wird.

Als nächstes wird ein Fluß beschrieben, der ein Verfahren des Extrahierens und Korrigierens eines Kontrollpunkt-Verkürzungsplatzes oder eines ungeeigneten Platzes von dem gebildeten Orthobild illustriert.

12 zeigt ein Floßdiagramm eines Kontrollpunkt-Verkürzungsplatzes oder einer ungeeigneten Bildplatzanzeige. 13 ist eine exemplarische Ansicht, die ein Beispiel eines Kontrollpunkt-Verkürzungsbereichs oder eines ungeeigneten Bildbereichs zeigt.

Zuerst wird die Kontrollpunkt-Verkürzungsplatzanzeige ausgeführt. Das aus einem oder einer Mehrzahl von Bildern gebildete Orthobild wird zuerst angezeigt (Schritt S601). Dann wird ein Bereich in einem Meßbereich, von welchem erwartet wird, daß er bestätigt werden muß, spezifiziert (Schritt S603). Hier wird überprüft, ob Kontrollpunkte in einem geeigneten Kontrollpunkt-Anordnungsbereich angeordnet sind oder nicht, und angezeigt (Schritt S605). Beispielsweise wird, wenn eine Anzahl von Kontrollpunkten sechs ist, eine Anzeige ähnlich jener von 13 gezeigt. Zum Überprüfen deiner Kontrollpunkt-Anordnung wird ein geeigneter Kontrollpunktbereich auf dem Orthobild basierend auf der Anzahl von Kontrollpunkten, die zu messen sind, unterteilt, wobei die Koordinaten der Kontrollpunkte überprüft werden, eine Entscheidung wird getätigt, ob die Kontrollpunkte in den unterteilten Abschnitten liegen oder nicht, und ein Ergebnis der Entscheidung ist angezeigt. Alternativ wird ein Rahmen eines geeigneten Kontrollpunktbereichs ähnlich jenem, der in 13 gezeigt ist, (in diesem Beispiel ist der Bereich in sechs Abschnitte unterteilt) angezeigt. Es gibt jedoch keinerlei Beschränkungen für ein Verfahren zum Entscheiden eines geeigneten Kontrollpunktbereichs.

Nachfolgend wird ein Anzeigen eines ungeeigneten Bildplatzes ausgeführt. Zuerst werden ein Spalt und ein Unterschied einer Höhe zwischen benachbarten Kontrollpunkten berechnet (Schritt S607). Hier ist ein Punkt, von welchem ein berechneter Wert (z. B. ein Unterschied in der Höhe) gleich oder höher als ein Schwellwert ist, angezeigt, um die Tatsache zu zeigen (Schritt S609). Der Schwellwert wird aus einem Bildreduktionsmaßstab derart berechnet, daß ein drastisch veränderter Punkt beispielsweise aus der Anzahl der Kontrollpunkte oder einem Spalt und einem Unterschied in der Höhe zwischen den Steuer- bzw. Regelpunkten detektiert werden kann.

Dann werden, wie dies oben beschrieben wurde, in einer Orthobild-Korrektur (Schritt S180) ein Kontrollpunkt-Verkürzungsteil und Teil in der Nachbarschaft des Punkts, dessen Berechnungswert gleich dem oder höher als der Schwell- wert war, durch das Überwachungsinstrument gemessen, und dann wird das Bild korrigiert. Wenn kein zufriedenstellendes Ergebnis durch diese Verfahren erreicht wird, ist es günstig bzw. anzuraten, eine zusätzliche Bildmessung, basierend auf der Information betreffend diese angezeigten Bilder durchzuführen.

Mit der obigen Messung und Verarbeitung können der Kontrollpunkt-Verkürzungsteil oder der ungeeignete Teil des Orthobilds korrigiert werden.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Extrahieren des Verkürzungsteils oder des ungeeigneten Teils von dem ausgebildeten Orthobild und Anzeigen desselben beschrieben. Nachfolgend wird ein Verfahren zum Spezifizieren einer Verkürzung/eines ungeeigneten Teils basierend auf einer Bildauflösung beschrieben.

14 zeigt ein Flußdiagramm zum Anzeigen eines Bildverkürzungsteils/ungeeigneten Teils. 15 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Anzeige eines Bildverkürzungsteils/ungeeigneten Teils zeigt. Eine notwendige Meßgenauigkeit wird in Übereinstimmung mit einem Gegenstand, wie er von Gegenstand zu Gegenstand differiert, festgelegt.

Zuerst wird das Orthobild, das aus einem oder einer Mehrzahl von Bildern ausgebildet bzw. dargestellt wurde, angezeigt (Schritt S701). Hier werden Fälle eines Durchführens eines Photographierens von Positionen A und B angenommen. Dann wird ein Bereich in einem Meßbereich, von welchem beabsichtigt wird, daß er bestätigt wird, spezifiziert (Schritt S703) . Da eine Kameraposition (X0, Y0, Z0) basierend auf den Ausdrücken 2 und 3 erhalten wurde, wird eine. Genauigkeit eines Bildpunkts in dem Meßbestätigungsbereich aus dieser Position berechnet (Schritt S705). Wenn ein Photographieren aus mehreren Richtungen durchgeführt wird, werden die obigen Berechnungen für jede Kamera durchgeführt. Dann werden ein Platz, wo die Bildpunktgenauigkeit von jeder Kamera nicht die festgelegte Genauigkeit erreicht, und ein Bereich zum Überlappen auf dem Orthobild ⟨Schritt S707) angezeigt. Dann wird eine zusätzliche Bildmessung aus der Richtung des angezeigten Orts durchgeführt (Schritt S709). Hier ist ein Fall eines Photographierens von zusätzlichen Bildern von einer zusätzlichen Bildphotographierposition C beschrieben.

Dementsprechend wird ein Bild zum Kompensieren der Bildauflösung (Genauigkeit eines Bildpunkts) des Bildverkürzungsplatzes/ungeeigneten Platzes erhalten und als ein Ergebnis kann ein zufriedenstellendes Bild erhalten werden. Die Bildpunktgenauigkeit kann beispielsweise derart bestimmt werden, daß eine Genauigkeit reduziert wird, wenn ein Transformationsverhältnis eines zentral projizierten Bilds auf ein Orthobild erhöht wird, oder wenn ein Abstand von einem ein Bild photographierenden Punkt zu einem Gegenstand, der ein gedrucktes Bild aufweist, erhöht wurde.

(5) Ausrichtung bzw. Orientierung

Als nächstes wird eine Ausrichtung von jedem Modell im Detail beschrieben. Die Ausrichtung ist beispielsweise ein Teil einer Verarbeitung in Schritt S1500, der in 4 gezeigt ist.

Basierend auf den dreidimensionalen Koordinaten von jedem. Bild, das in Schritt S1400, gezeigt in 4, erhalten ist, kann eine Ausrichtung sequentiell von den Meßpunkten (z. B. sechs oder mehr Meßpunkte) derart durchgeführt werden, daß die Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte in jedem Modellbild eingedruckt sind. Die Ausrichtungen sind Daten, die für ein Überprüfen in Schritt S1700 verwendet werden.

Zuerst wird als ein Beispiel eine relative Ausrichtung beschrieben. Für Stereobilder werden Positionen von der linken bzw. rechten Kamera durch die unten gezeigten Berechnungen erhalten.

16 ist eine erläuternde Ansicht, die die Kamerakoordinaten und die Modellkoordinaten zeigt.

In dem Kamerakoordinatensystem wird ein Linsenzentrum (Projektionszentrum, Hauptzentrum) als ein Ursprung festgelegt und x- und y-Achsen sind parallel mit x- und y-Achsen der photographischen Koordinaten. Wenn ein Hauptabstand c ist (c > 0), dann wird ein Punkt auf einer photographischen Ebene durch (x, y, -c) ausgedrückt. Das Modellkoordinatensystem (X, Y, Z) ist ein dreidimensionales Koordinatensystem zum Definieren eines Stereobilds, das aus einem Paar von zwei Stereophotographien gebildet ist, und ein Ursprung davon ist in dem Projektionszentrum der linken Photographie festgelegt.

Zuerst werden Parameter unter einem Koplanaritäts-Bedingungsausdruck ähnlich dem folgenden berechnet:

Hierin sind X01, Y01, Z01 : Projektionszentrums-Koordinaten des linken Bilds, ausgedrückt durch das Modellkoordinatensystem,

X02, Y02, Z02 : Projektionszentrums-Koordinaten des rechten Bilds, ausgedrückt durch das Modellkoordinatensystem, X1, Y1, Z1 : Bildkoordinaten des linken Bilds, ausgedrückt durch das Modellkoordinatensystem,

X2, Y2, Z2 : Bildkoordinaten des rechten Bilds, ausgedrückt durch das Modellkoordinatensystem.

Nun wird, wie dies in der Zeichnung gezeigt wird, ein Ursprung des Modellkoordinatensystems in das Projektionszentrum der linken Seite festgelegt bzw. eingestellt und eine Linie, die das Projektionszentrum der rechten Seite verbindet, wird in der X-Achse festgelegt. Für einen Maßstab wird eine Grundlinienlänge auf eine Einheitslänge festgelegt. Die erhaltenen Parameter zu dieser Zeit sind fünf Rotationswinkel, d. h. ein Rotationswinkel Ƙ1 der Z-Achse und ein Rotationswinkel ? der Y-Achse der linken Kamera, und ein Rotationswinkel Ƙ2 der Z-Achse, ein Rotationswinkel ɸ2 der Y-Achse und ein Rotationswinkel &ohgr;2 der X-Achse der rechten Kamera. In diesem Fall ist es nicht notwendig zu berücksichtigen, daß ein Rotationswinkel &ohgr;1 der X-Achse der linken Kamera Null ist.

Unter der obigen Bedingung wird ein Koplanaritäts-Bedingungsausdruck 15 eins, wie dies unten gezeigt ist, und jeder Parameter kann durch ein Berechnen dieses Ausdrucks erhalten werden.

Hier wird zwischen den Modellkoordinaten (X, Y, Z) und den Kamerakoordinaten (x, y, z) ein Relationsausdruck einer Koordinatentransformation ähnlich wie die, die unten gezeigt ist, eingerichtet bzw. aufgebaut.

Unter Verwendung der vorhergehenden Ausdrücke werden unbekannte Parameter basierend auf dem folgenden Verfahren erhalten.

  • 1. Ein anfänglicher, ungefährer Wert wird üblicherweise auf 0 festgelegt.
  • 2. Ein Wert eines Differentialkoeffizienten wird durch den Ausdruck 7 erhalten, wenn der Koplanaritäts-Bedingungsausdruck (Ausdruck 13) um den ungefähren Wert Taylor-entwickelt und eine Linearisierung durchgeführt wird, und dann wird eine Beobachtungsgleichung eingerichtet bzw. erstellt.
  • 3. Indem das Verfahren der kleinsten Quadrate verwendet wird, wird eine Korrekturgröße für den ungefähren Wert erhalten.
  • 4. Der ungefähre Wert wird korrigiert.
  • 5. Indem der korrigierte, ungefähre Wert verwendet wird, werden die Arbeitsschritte 2 bis 5 wiederholt, bis die Resultate konvergieren.

Es kann keine Konvergenz auftreten, beispielsweise wie in dem Fall, wo eine Anordnung der Kontrollpunkte/Ausrichtungspunkte ungeeignet ist. In einem derartigen Fall wird in dem Anzeigen der Ausrichtungsresultate in Schritt S1600 von 4 ein ungeeignetes Bild diskriminiert und dann angezeigt.

Wenn die Ergebnisse eines Berechnens von unbekannten Parametern konvergieren, wird ein weiterer Schritt, beispielsweise eine sukzessive Ausrichtung durchgeführt. Die sukzessive bzw. nachfolgende Ausrichtung dient zum Festlegen eines identischen Koordinatensystems, indem Neigungen oder Reduktionsmaßstäbe der entsprechenden Modelle, die einer Ausrichtung unterworfen sind, vereinheitlicht werden und eine Mehrzahl von Bildern miteinander verbunden wird. In einer derartigen sukzessiven Ausrichtung wird ein Paar von Stereophotographien miteinander verbunden, indem ein Ausrichtungsparameter festgelegt wird und nur der andere Ausrichtungsparameter betätigt bzw. verarbeitet wird. wenn diese Verarbeitung durchgeführt wird, wird ein Verbindungsbereich, der durch den folgenden Ausdruck dargestellt ist, berechnet.

Hierin ist (&Dgr;Xjl&Dgr;jlY&Dgr;Zjl) : das j-te linke Modell des Kurskoordinatensystems

(&Dgr;Xjr&Dgr;Yjr&Dgr;Zjr) : das j -te rechte Modell des Kurskoordinatensystems.

Wenn &Dgr;Zj und &Dgr;Dj gleich einem vorbestimmten Wert sind (z. B. 0,0005 (1/2000)) oder niedriger als ein Ergebnis einer Berechnung, wird entschieden, daß die nachfolgende Ausrichtung normal ausgeführt wird.

Wenn Ergebnisse der Berechnung nicht konvergieren oder wenn eine normale Ausübung der aufeinanderfolgenden Ausrichtung nicht entschieden ist, dann wird ein Fehler in der Ausrichtungsergebnis-Anzeige in dem Schritt S1600 von 4 ausgegeben und ein Versagen bzw. Fehler, wie ein ungeeignetes Bild oder dgl. wird diskriminierbar bzw. unterscheidbar angezeigt.

C. Anwendung

(1) Verwendung von verschiedenen Aufnahme- bzw. Überwachungsinstrumenten Als nächstes wird eine Verwendung von verschiedenen Aufnahme- bzw. Überwachungsinstrumenten und Vorteilen beschrieben.

Beispielsweise wird, wenn eine Korrekturarbeit durch die nicht prismatische Gesamtstation in dem Fall eines Gegenstands durchgeführt wird, welcher ein Licht (Meßsignal) zurücksendet, ein Orthobild, wenn es die Gelegenheit erfordert, durch ein Durchführen eines Messens für den Gegenstand erneuert. Dementsprechend ist die Verwendung von derartigen Überwachungsinstrumenten extrem effektiv für ein Erleichtern der Arbeit und für ein Bereitstellen einer Fähigkeit für ein Messen einer Anzahl von Punkten.

Eine Verwendung von weiteren Überwachungsinstrumenten ist sehr effizient dahingehend, daß, wenn eine Korrekturverarbeitung durch eine Autospur-Gesamtstation durchgeführt wird, nur durch ein Gehen mit einem Prisma in einem eine Verkürzung messenden Bereich ein Orthobild mit höherer Genauigkeit gebildet werden kann.

Die Verwendung von anderen Überwachungsinstrumenten ist ebenfalls hoch effizient dahingehend, daß wenn ein Bereich Daten von Satelliten erhalten bzw. empfangen kann, nur durch ein Gehen mit einem GPS in einem Bereich ein Orthobild erneuert wird und jeglicher Betätiger ein Orthobild ausbilden kann, während einfach ein komplementäres Messen durchgeführt wird.

Zum Erhalten eines hoch dichten und hoch genauen Orthobilds ohne jede Fehler ist es ratsam, ein Stereophotographieren durchzuführen, um Bereiche, die zu vermessen sind, zu überlappen, und eine relative Ausrichtung eines tatsächlichen Orts durchzuführen. Auf diese weise wird ein automatisches Stereoanpassen (Bildkorrekturverarbeitung) aus Stereobildern durchgeführt, um hoch dichte, dreidimensionale Meßpunkte zu erhalten, und indem ein Bild aus dem ein Orthobild ausbildenden Abschnitt gebildet wird, können hoch dichte und hoch genaue Orthobilder erhalten werden. Alternativ wird ein Verkürzungsbereich bzw. -teil, ein diskontinuierlicher Bereich oder dgl. händisch auf der Anzeige vermessen, während gebildete Stereobilder gesehen werden, und indem die gemessenen Punkte davon kombiniert werden und dann ein Orthobild durch den ein Orthobild ausbildenden Abschnitt gebildet wird, kann ein Orthobild, das eine hohe Luminanz bzw. Helligkeit besitzt, ohne jedes Versagen erhalten werden.

(2) Messen. eines großen bzw. weiten Bereichs Ein größerer Bereich kann gemessen werden, indem, nachdem das Messen für den Meßbereich 1, der in 3 gezeigt ist, vorbei ist, das Verfahren neuerlich von START der Bildausbildung, die in 2 gezeigt ist, ausgeführt wird. In diesem Fall ist keine spezielle Berücksichtigung für eine Grenze zwischen den zu vermessenden Bereichen notwendig. Alternativ kann, indem benachbarte Bereiche zufällig überlappen, z. B. die Meßbereiche 1 und 2 miteinander, und indem einige Kontrollpunkte in dem Bereich davon angeordnet wird, ein Kontrollpunktmessen dieser Punkte durch das Beobachtungsinstrument weggelassen werden, und es ist nur notwendig, Bilder dieser Punkte zu messen (Schritt S148). Indem eine Überlappungsrate erhöht wird, können auch Bilder unter Verwendung der zweiten Ausbildung der vorliegenden Erfindung stereo vermessen werden. Dementsprechend kann, indem die Bilder und Kontrollpunkte der Meßbereiche 1, 2,... usw. verwendet werden, um ein Orthobild in jedem Bereich auszubilden, eine Orthobild-Vereinheitlichung der Meßbereiche 1, 2 ... leicht durchgeführt werden. So kann eine stufenweise Ausdehnung eines zu vermessenden Bereichs erleichtert werden.

(3) Offline-Messen

Die Kontrollpunktmessung (Schritt S110) war ein Beispiel zum Durchführen einer Online-Messung von den Kontrollpunkten. Als nächstes wird eine Offline-Verarbeitung beschrieben. 17 zeigt ein Flußdiagramm einer Offline-Verarbeitung.

In dem Fall einer Offline-Verarbeitung werden nur ein Photographieren und ein Kontrollpunktvermessen durch das Überwachungsinstrument auf einem tatsächlichen Platz durchgeführt und alle anderen Operationen bzw. Vorgänge werden offline durchgeführt (z. B. in einem Büro oder dgl.). Eine Offline-Vermessung in der Kontrollpunktmessung (Schritt S110) ist beispielsweise in ein Bildphotographieren und Kontrollpunktvermessen unterteilt und diese Operationen werden gesondert auf einer Arbeitsstelle durchgeführt. Ergebnisse dieser Vorgänge werden dann verwendet, um eine sorgfältige Analyse in dem Büro oder dgl. durchzuführen. In diesem Fall wird eine Mehrzahl von Bildern zuvor erhalten und eine Bildausbildung wird später durchgeführt, während ein geeignetes bzw. ordnungsgemäßes Bild ausgesucht wird.

Dementsprechend sind für ein Kontrollpunktmessen das Überwachungsinstrument und ein PC nicht miteinander assoziiert bzw. verbunden (mit anderen Worten ist ein PC nicht notwendig) und ein Messen wird nur mit dem Überwachungsinstrument (Schritt S132) durchgeführt. Dann werden Kontrollpunktdaten, die durch das Messen erhalten werden, global zu einem PC transferiert (Schritt S136). Dann wird ein zusätzliches Bildmessen (Schritt S140) durchgeführt. So kann in dem Fall einer Offline-Verarbeitung, da ein Kontrollpunktmessen und Photographieren gesondert ausgeführt werden, ein Bild, welches durch eine Luftphotographie erhalten wurde, die durch einen Helikopter, einen Ballon oder dgl. durchgeführt wurde, verarbeitet werden.

Ein Bildmeßprogramm zum Ausführen des vorhergenannten Bildmeflverfahrens der vorliegenden Erfindung kann durch ein Aufzeichnungsmedium, wie ein CD-ROM, eine Floppy-Disk oder dgl. zur Verfügung gestellt sein.


Anspruch[de]
  1. Bilderzeugungsgerät,umfassend: einen Kontrollpunkt-Meßabschnitt zum Messen eines zentral projizierten Bilds, welches eine Vielzahl von Steuer- bzw. Kontrollpunkten aufweist, und zum Erhalten der Bildkoordinaten für die Kontrollpunkte; einen Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt zum Erhalten eines Transformationsparameters, um basierend auf den Bildkoordinaten für die Kontrollpunkte, welche durch den Kontrollpunkt-Meßabschnitt erhalten wurden, und den dreidimensionalen Koordinaten für tatsächlich gemessene Kontrollpunkte die Bildkoordinaten mit den dreidimensionalen Koordinaten zu korrelieren; und einen Orthobild-Ausbildungsabschnitt für ein Ausbilden eines orthogonal projizierten Bilds aus dem zentral projizierten Bild basierend auf dem Transformationsparameter, welcher durch den Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt erhalten wurde; dadurch gekennzeichnet, daß ein Orthobild-Korrekturabschnitt für ein Korrigieren der Bildkoordinaten zur Verfügung gestellt ist, welche durch den Orthobild-Ausbildungsabschnitt basierend auf den dreidimensionalen Koordinaten für tatsächlich gemessene, zusätzliche Punkte erhalten werden, und dann ein Ausführen einer Korrektur des orthogonal projizieren Bilds.
  2. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, weiters umfassend: einen Zusatzbild-Meßabschnitt für ein Messen eines anderen bzw. weiteren, zentral projizierten Bilds, um die Kontrollpunkte zu beinhalten, welche durch den Kontrollpunkt-Meßabschnitt gemessen wurden, und ein Berechnen eines Koordinatentransformationsparameters für das gemessene, adere, zentral projizierte Bild unter Verwendung des Koordinatentransformations-Berechnungsabschnitts.
  3. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die gemessenen Kontrollpunkte durch ein Überwachungsinstrument als ein Eingabeabschnitt für dreidimensionale Koordinaten für ein Messen eines Abstands und eines Winkels von einem bereits bekannten Punkt, alternativ durch ein globales Positionsbestimmungssystem, gemessen werden.
  4. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Kontrollpunkt-Meßabschnitt automatisch jeden Bildkoordinatenwert eines zentral projizierten Bilds entsprechend jedem Kontrollpunkt erhält, für welchen die dreidimensionalen Koordinaten erhalten werden.
  5. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt unter Erfüllung einer kollinearen Bedingung für eine zentrale Projektion und unter Verwendung eines Bildeingabeabschnitts, in welchem ein Hauptabschnitt bekannt ist, einen Transformationsparameter basierend auf wenigstens drei Kontrollpunkten berechnet, für welche Grundkoordinaten bekannt sind.
  6. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Koordinatentransformationsparameter-Berechnungsabschnitt eine Linsenverzerrung basierend auf Linsenverzerrungsdaten des Bildeingabeabschnitts, alternativ auf tatsächlich gemessenen Daten betreffend eine Vielzahl von Kontrollpunkten, korrigiert.
  7. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Orthobild-Ausbildungsabschnitt zum Ausbilden eines orthogonal projizierten Bilds durch ein Anhaften einer Vielzahl von Bildern jedes erhaltene Bild basierend auf einem Abstand von jedem Bild zu einem Kontrollpunkt, alternativ einem Abstand von jedem Bild zu einem Meßpunkt, auswählt.
  8. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Orfhobild-Korrekturabschnitt, wo eine Vielzahl von zentral projizierten Bildern erhalten wird, ein orthogonal projiziertes Bild durch ein Kombinieren von Bildern an Orten, welche Verkleinerungsmaßstäbe gleich oder kleiner als einen vorbestimmten Verkleinerungsmaßstab aufweisen oder relativ kleine Verkleinerungsmaßstäbe aufweisen, alternativ Bilder nahe einer Meßposition oder einem Kontrollpunkt auf einer Prioritätsbasis ausbildet.
  9. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Orthobild-Korrekturabschnitt, wo eine Vielzahl von zentral projizierten Bildern erhalten wird, eine Mangel- bzw. Verkürzungsstelle oder eine ungeeignete Stelle eines Bilds anzeigt, welche aus einer Ausbildung des orthogonal projizierten Bilds durch den Orthobild-Ausbildungsabschnitt resultiert.
  10. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin für ein Messen eines weitreichenden Bereichs unter Verwendung von Teilen von Kontrollpunkten, welche in ersten und zweiten, gemeinsamen Meßbereichen angeordnet sind, ein orthogonal projiziertes Bild in jedem Meßbereich ausgebildet wird.
Es folgen 11 Blatt Zeichnungen






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