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大本裕之

三次元デジタルカメラ測量におけるカメラ姿勢と精度に関する基礎的研究

宮木康幸　

現在斜面の状態を監視するためにはCCDカメラを使用して解析写真測量を行なっている場合が多い。しかしながら、この方法だとカメラの設置やターゲットの設置に時間がかかり簡単に観測することができない。そこで、安価で持ち運びに便利なデジタルカメラを使用した三次元計測システムをこの観測に応用することを考えた。
現状の三次元計測システムでは最初に写真のゆがみを補正するために必要な内部標定要素を算出し、次にカメラの位置やカメラの姿勢を補正するために必要な外部標定要素を算出しなければならない。このとき、内部標定要素を正確に求めるためには立体定規を使用する方法が一般的であるが、これは準備から測定までに多大な労力がかかる。そのため近年では紙面上から得た情報から内部標定を求めることが多くなっている。この場合、立体定規に比べて奥行き方法の情報が欠如しているため、精度が悪くなることを考えられる。また、相互標定を行うときには、カメラの位置や姿勢を表す外部標定要素の算出が必要となる。これは、双方の画像に共通する点つまりパスポイントの位置を何点か指定することにより求める。外部標定要素は、パスポイントの選択する位置や数によって大きな影響を受けるため、選定には注意が必要となる。さらに、測量は屋外で行なうことが多く、強風が吹くなど外的な要因によってカメラの姿勢が変化してしまい、精度に影響を及ぼす可能性がある。
そこで本研究では、初めに紙面上で求めた内部標定要素がどのように影響するのかを検討する。次にパスポイントの位置が精度に及ぼす影響について検討する。最後にカメラの姿勢が変化することによって測定結果がどのように影響するのかを調査した。
検討の結果、パスポイントの選定については、1次元や2次元的な情報のみではなく3次元的な情報が入るようにパスポイントの選定を行なはなければならないことがわかった。また、画像の中心付近に集中した方がよい結果が得られた。しかしながら、この結果はパスポイントが画面全体に散らばっていたほうがいわれている既往の研究とは異なる結果となった。カメラ姿勢については、平行向き5度程度の回転では精度に大きな影響が出ないことがわかった。
課題としては、今回既存の研究の成果として言われていることとは異なる結果が出たので、もう1度、内部標定要素の影響をも考慮した実験を行う必要がある。

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