JP6892134B2 - Measurement system, measurement method and measurement program - Google Patents
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Description
本発明は、複数のカメラにより撮影した画像に基づいて津波等の各種計測を行う計測システム、計測方法および計測プログラムに関する。 The present invention relates to a measurement system, a measurement method, and a measurement program for performing various measurements such as a tsunami based on images taken by a plurality of cameras.
既存の津波の計測(観測)方法は、概ね、陸地に到達した津波の観測方法と、陸地到達前の津波の観測方法との二種類に分類できる。 Existing tsunami measurement (observation) methods can be roughly classified into two types: tsunami observation methods that have reached the land and tsunami observation methods that have not reached the land.
(1)陸地に到達した津波の観測方法
陸地に到達した津波の高さの観測には、気象庁が各地に設置している検潮所の他、津波観測計や巨大津波観測計などの津波観測機器が用いられる。気象庁では、検潮所や津波観測計を用いて潮位を常時観測し、観測したデータを潮汐観測資料(速報値)および潮汐観測資料として公開している。しかし、これらの観測システムは何れも海岸に設置されているので、陸地に到達した津波の観測はできるものの、到達前の遠方(数10km〜50km超)の津波観測ができず、到達時刻の推定ができない。
(1) Observation method of tsunami that reached the land For observing the height of the tsunami that reached the land, in addition to the tide stations set up by the Meteorological Agency, tsunami observations such as tsunami observers and giant tsunami observers Equipment is used. The Meteorological Agency constantly observes the tide level using a tide station and a tsunami observer, and publishes the observed data as tide observation data (preliminary figures) and tide observation data. However, since all of these observation systems are installed on the coast, although it is possible to observe the tsunami that has reached the land, it is not possible to observe the tsunami in the distance (several tens of kilometers to over 50 km) before it arrives, and the arrival time is estimated. I can't.
(2)陸地到達前の津波の観測方法
陸地到達前の津波の観測には、海底地震・津波観測網、GPS波浪計および最近提案されている津波レーダが用いられる。
(2) Observation method of tsunami before arrival at land For observation of tsunami before arrival at land, a submarine earthquake / tsunami observation network, GPS wave meter, and recently proposed tsunami radar are used.
海底地震・津波観測網は、日本海溝海底地震津波観測網整備事業として、国立研究開発法人防災科学技術研究所において、推進、整備される大規模のリアルタイム地震・津波観測ネットワークである。地底地震・津波観測網では、地震計と津波計とが一体となった観測装置を光海底ケーブルで接続し、これを東日本の太平洋沖海底に設置し、リアルタイムに24時間連続で観測データを取得する。2018年1月現在、観測装置は日本全国の沿岸に150ヵ所に設置され、ケーブル総全長は約5,700kmになる。地底地震・津波観測網は、海溝型地震や直後の津波を直接的に検知し、迅速・高精度な情報伝達により被害の軽減や避難行動などの防災対策に貢献することが期待される。
しかし、海底システムや陸上局の設置は膨大な工事が必要であり、自治体や漁業関係者の同意が必要である。また、設備施設の維持や管理にも多大な費用が必要である。そのため、全国の海域に普及することには困難な面がある。
The Submarine Earthquake and Tsunami Observation Network is a large-scale real-time earthquake and tsunami observation network promoted and maintained by the National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention as a Japan Submarine Earthquake and Tsunami Observation Network Development Project. In the underground earthquake and tsunami observation network, an observation device that integrates a seismograph and a tsunami meter is connected with an optical seafloor cable and installed on the seafloor off the Pacific Ocean in eastern Japan to acquire observation data in real time for 24 hours continuously. To do. As of January 2018, observation devices have been installed at 150 locations along the coast of Japan, and the total cable length is approximately 5,700 km. The underground earthquake and tsunami observation network is expected to directly detect subduction-zone earthquakes and tsunamis immediately after, and contribute to disaster prevention measures such as damage reduction and evacuation behavior by transmitting information quickly and accurately.
However, the installation of submarine systems and land stations requires enormous construction work, and the consent of local governments and fishery officials is required. In addition, a large amount of money is required for the maintenance and management of equipment. Therefore, it is difficult to spread it in the sea areas of the whole country.
GPS波浪計システムは、GPS衛星を用いて沖合に浮かべたブイ(GPS波浪計)の上下変動を計測し、波浪や潮汐等の海面変動を直接観測する海象観測機器である。2017年1月現在、日本沖合に18基のGPS波浪計が設置されている。
GPS波浪計は、港湾設備に必要な沖合の波浪情報を所得するために設置するものであるが、地震発生時には津波による海面の上下動の観測も可能であることから、津波防災対策への活用も大きく期待されている。通常、GPS波浪計は、沖合20km前後の処に設置されるため、数十キロ先の津波観測と到達時刻推定が可能である。
しかし、GPS波浪計は高価な設備であり、2005年設置当初では、一基3億円を超え、現在も億単位である。また、GPS波浪計は特定のスポットにしか設置できず、広範囲の観測が困難である。
The GPS wave meter system is a marine observation device that uses GPS satellites to measure vertical fluctuations of a buoy (GPS wave meter) floating offshore and directly observes sea level fluctuations such as waves and tides. As of January 2017, 18 GPS wave meters have been installed off the coast of Japan.
The GPS wave meter is installed to obtain the offshore wave information required for port facilities, but it can also be used for tsunami disaster prevention measures because it is possible to observe the vertical movement of the sea surface due to the tsunami when an earthquake occurs. Is also highly expected. Normally, GPS wave meters are installed about 20 km offshore, so it is possible to observe tsunamis several tens of kilometers away and estimate the arrival time.
However, GPS wave meters are expensive equipment, and when they were first installed in 2005, they exceeded 300 million yen per unit and are still in the hundreds of millions. In addition, GPS wave meters can be installed only at specific spots, making wide-area observation difficult.
津波レーダは、レーダ計測技術を用い、遠方の海面を計測し、津波の発生を監視するシステムである。これらの方法では、レーダで観測した海面の流速から津波成分を抽出し、津波の波高と到着時刻を推定する。
しかし、これらの方法では、海面の流速から津波成分の抽出を行うことは困難であり、特に長周期である津波の早期計測は困難である。
Tsunami radar is a system that uses radar measurement technology to measure distant sea levels and monitor the occurrence of tsunamis. In these methods, the tsunami component is extracted from the sea surface velocity observed by the radar, and the wave height and arrival time of the tsunami are estimated.
However, with these methods, it is difficult to extract the tsunami component from the flow velocity on the sea surface, and it is particularly difficult to measure the tsunami, which has a long period, at an early stage.
ところで、画像計測技術は30年前から研究され、デジタルカメラ技術と計算機製造技術などのハードウェア技術の進歩や、アルゴリズムや人工知能などのソフトウェア技術の発展により、近年実用化が進んでいる。現在、画像計測技術は、印刷品質の管理、生産品の品質管理、宝石や芸術品の鑑定などの品質管理分野に実用化されている。また、顔認識や物体認識の分野にも幅広く実用化されている。 By the way, image measurement technology has been studied for 30 years, and has been put into practical use in recent years due to advances in hardware technology such as digital camera technology and computer manufacturing technology, and development of software technology such as algorithms and artificial intelligence. Currently, image measurement technology has been put to practical use in quality control fields such as print quality control, product quality control, and appraisal of jewelry and art objects. It is also widely used in the fields of face recognition and object recognition.
本発明は、異なる地点に設置される複数のカメラにより同時に同一の撮影目標領域を撮影し、これらの複数のカメラにより撮影した画像に基づいて津波等の各種計測を行う計測システム、計測方法および計測プログラムを提供することを目的とする。 The present invention is a measurement system, measurement method, and measurement in which the same shooting target area is simultaneously photographed by a plurality of cameras installed at different points, and various measurements such as a tsunami are performed based on the images captured by the plurality of cameras. The purpose is to provide a program.
本発明の計測システムは、異なる地点に設置される複数のカメラにより同時に同一の撮影目標領域を含む画像を撮影する撮影手段を用いた計測システムであって、角度フィードバックに基づく機械制御と画像撮影と画像処理に基づく画像計測制御を有する機械制御と画像計測制御を融合した二段式制御手段であり、機械制御が、角度センサーを用いた角度フィードバックに基づく機械制御により、撮影目標領域にある撮影目標の一部を各カメラとも撮影できるように各カメラの視線を概略的に調節し、画像計測制御が、各カメラにより写真撮影を行い、各カメラから撮影した画像をフィードバックし、各カメラの視線の精密制御を行う二段式制御手段を含む計測システムである。 The measurement system of the present invention is a measurement system using a photographing means for simultaneously capturing an image including the same shooting target area by a plurality of cameras installed at different points, and includes machine control based on angle feedback and image shooting. It is a two-stage control means that combines machine control with image measurement control based on image processing and image measurement control, and the machine control is a shooting target in the shooting target area by machine control based on angle feedback using an angle sensor. The line of sight of each camera is roughly adjusted so that a part of the image can be taken by each camera, and the image measurement control takes a picture with each camera, feeds back the image taken from each camera, and changes the line of sight of each camera. It is a measurement system that includes a two-stage control means that performs precise control.
また、本発明の計測方法は、異なる地点に設置される複数のカメラにより同時に同一の撮影目標領域を含む画像を撮影すること、角度センサーを用いた角度フィードバックに基づく機械制御により、撮影目標領域にある撮影目標の一部を各カメラとも撮影できるように各カメラの視線を概略的に調節すること、各カメラにより写真撮影を行い、各カメラから撮影した画像をフィードバックし、各カメラの視線の精密制御を行うことを特徴とする。 Further, in the measurement method of the present invention, an image including the same shooting target area is simultaneously taken by a plurality of cameras installed at different points, and mechanical control based on angle feedback using an angle sensor is performed to obtain a shooting target area. Approximately adjust the line of sight of each camera so that a part of a certain shooting target can be taken by each camera, take a picture with each camera, feed back the image taken from each camera, and precisely adjust the line of sight of each camera. It is characterized by performing control.
これらの発明によれば、異なる地点に設置される複数のカメラにより同時に同一の撮影目標領域を含む画像が撮影され、まず、角度センサーを用いた角度フィードバックに基づく機械制御により、撮影目標領域にある撮影目標の一部を各カメラとも撮影できるように各カメラの視線が概略的に調節され、機械制御の足りない部分すなわち機械制御の誤差が、画像撮影と画像処理に基づく画像計測制御により補足される。 According to these inventions, images including the same shooting target area are simultaneously taken by a plurality of cameras installed at different points, and first, they are in the shooting target area by mechanical control based on angle feedback using an angle sensor. The line of sight of each camera is roughly adjusted so that a part of the shooting target can be taken by each camera, and the lack of machine control, that is, the error of machine control, is supplemented by image measurement control based on image shooting and image processing. To.
また、本発明の計測プログラムは、異なる地点に設置される複数のカメラにより同時に同一の撮影目標領域を含む画像を撮影する撮影手段を用いた計測プログラムであって、角度フィードバックに基づく機械制御と画像撮影と画像処理に基づく画像計測制御を有する機械制御と画像計測制御を融合した二段式制御手段であり、機械制御が、角度センサーを用いた角度フィードバックに基づく機械制御により、撮影目標領域にある撮影目標の一部を各カメラとも撮影できるように各カメラの視線を概略的に調節し、画像計測制御が、各カメラにより写真撮影を行い、各カメラから撮影した画像をフィードバックし、各カメラの視線の精密制御を行う二段式制御手段としてコンピュータを機能させるものである。本発明の計測プログラムを実行したコンピュータは、上記本発明の計測装置と同様に機能する。 Further, the measurement program of the present invention is a measurement program using a photographing means for simultaneously capturing an image including the same shooting target area by a plurality of cameras installed at different points, and is a machine control based on angle feedback and an image. It is a two-stage control means that combines machine control with image measurement control based on shooting and image processing and image measurement control, and the machine control is in the shooting target area by machine control based on angle feedback using an angle sensor. The line of sight of each camera is roughly adjusted so that a part of the shooting target can be taken by each camera, and the image measurement control takes a picture with each camera, feeds back the image taken from each camera, and of each camera. The computer functions as a two-stage control means for precise control of the line of sight. The computer that executes the measurement program of the present invention functions in the same manner as the above-mentioned measuring device of the present invention.
本発明によれば、角度フィードバックに基づく機械制御と画像撮影と画像処理に基づく画像計測制御を有する機械制御と画像計測制御を融合した二段式制御により、機械制御の足りない部分すなわち機械制御の誤差が、画像撮影と画像処理に基づく画像計測制御により補足され、画像計測制御が及ぼさない部分は機械制御により実現されるので、異なる地点に設置される複数のカメラにより同時に同一の撮影目標領域を含む画像を撮影して津波等の撮影目標の各種計測を行う際に、同一の撮影目標を高精度に追跡することが可能となる。 According to the present invention, a two-stage control that combines mechanical control based on angle feedback, image taking, and image measurement control based on image processing and image measurement control is used to control a part lacking mechanical control, that is, mechanical control. The error is supplemented by image measurement control based on image shooting and image processing, and the part that image measurement control does not reach is realized by machine control, so multiple cameras installed at different points can simultaneously capture the same shooting target area. It is possible to track the same shooting target with high accuracy when shooting an image including the image and performing various measurements of the shooting target such as a tsunami.
以下、本発明の実施の形態における海面計測システムについて、図面を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態における海面計測システムのハードウェア構成図、図2は図1の海面計測システムのカメラセットの設置状態を示す説明図、図3はステレオ視による三次元画像計測の座標関係を示す説明図、図4は図1の海面計測システムの構成を示すブロック図である。 Hereinafter, the sea level measurement system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a hardware configuration diagram of the sea level measurement system according to the embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an installation state of a camera set of the sea level measurement system of FIG. 1, and FIG. An explanatory diagram showing the coordinate relationship, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the sea level measurement system of FIG.
図1に示すように、本実施形態における計測システムとしての海面計測システムは、コンピュータとしてのサーバー1と、サーバー1にそれぞれ接続されるクライアント計算機2A,2Bと、クライアント計算機2A,2Bにそれぞれ接続される第1カメラセット3Aおよび第2カメラセット3Bとから構成される。第1カメラセット3Aおよび第2カメラセット3Bは、それぞれカメラ本体とレンズとを含むカメラ4A,4Bと、カメラ4A,4Bが姿勢調節可能に固定される旋回台などのカメラ固定調節部5A,5Bとから構成される。
As shown in FIG. 1, the sea level measurement system as the measurement system in the present embodiment is connected to the
図2に示すように、第1カメラセット3Aおよび第2カメラセット3Bは、海に近い海岸の陸地上の異なる地点C1,C2の基線長B、設置高度Hの位置に設置される。なお、厳密には、図3に示すように、地点C1,C2にそれぞれ設置される第1カメラセット3Aおよび第2カメラセット3Bのそれぞれのカメラレンズ中心間の距離を基線長Bとする。また、以下の説明においては、基線長Bの延びる方向をX方向、高さ方向をY方向、X方向およびY方向に対して直交する方向をZ方向とする。 As shown in FIG. 2, the first camera set 3A and the second camera set 3B are installed at positions of baseline length B and installation altitude H at different points C1 and C2 on the land and ground near the sea. Strictly speaking, as shown in FIG. 3, the distance between the center of each camera lens of the first camera set 3A and the second camera set 3B installed at the points C1 and C2 is defined as the baseline length B. Further, in the following description, the extending direction of the baseline length B is the X direction, the height direction is the Y direction, and the directions orthogonal to the X direction and the Y direction are the Z directions.
図4に示すように、サーバー1は、異なる地点に設置される複数のカメラ4A,4Bにより同時に同一の撮影目標領域である同一海面領域を含む画像を撮影する撮影手段10と、複数のカメラ4A,4Bにより同時にそれぞれ撮影された画像から波を抽出する波抽出手段11と、波抽出手段11により抽出された各波に対し、複数のカメラ4A,4Bにより同時に撮影されたそれぞれの画像から同一の波を見つけ出して対応付ける波対応付け手段12と、波対応付け手段12により対応付けされた画像の各波を三次元解析することにより海面の高さおよび波の高さを算出する三次元情報計算手段13と、三次元情報計算手段13により算出した海面の高さおよび波の高さに基づいて津波等の海面異常の発生の有無を判定する海面異常有無判定手段14とを含む。
As shown in FIG. 4, the
また、本実施形態における海面計測システムは、海面の三次元情報計算精度を向上するための遠距離カメラシステムキャリブレーション手段15と、海面異常として津波の発生が計測された場合に津波の進行速度を算出する津波進行速度計算手段16と、津波の規模を推測する津波規模推測手段17と、津波の到着時刻を推測する津波到着時刻推測手段18と、津波情報発信手段19と、記憶手段20とを含む。さらに、詳細は後述するが、本実施形態における海面計測システムは、霧影響軽減手段21と、雨影響軽減手段22と、二段式制御手段23とを含む。サーバー1は、海面計測プログラムを実行することにより、上記各手段10〜23として機能する。
Further, the sea level measurement system in the present embodiment has a long-distance camera system calibration means 15 for improving the accuracy of three-dimensional information calculation of the sea surface, and a tsunami traveling speed when the occurrence of a tsunami is measured as a sea level abnormality. A tsunami traveling speed calculating means 16 for calculating, a tsunami scale estimating means 17 for estimating the scale of the tsunami, a tsunami arrival time estimating means 18 for estimating the arrival time of the tsunami, a tsunami information transmitting means 19, and a storage means 20. Including. Further, as will be described in detail later, the sea level measurement system in the present embodiment includes the fog
図5は図1の海面計測システムによる津波計測の流れを示すフロー図である。
海面異常としての津波の画像計測を実現するために、まずは2台以上のカメラ4A,4Bを異なる地点に設置する(S101)。
続いて、複数のカメラ4A,4Bにより、同一海面領域を含む画像を同時に撮影する(S102)。また、夜間や雨、霧などの悪環境における撮影には、赤外線カメラや、霧影響軽減手段21および雨影響軽減手段22を用いるが、詳細は後述する(S201)。
その後、各カメラ4A,4Bが撮影した画像から、それぞれ波抽出手段11を用い、津波計測に必要な波を抽出する(S103)。
各画像に対し、波を抽出した後に、波対応付け手段12を用い、波の対応付けを行い、各カメラ4A,4Bの画像から抽出した波の対応付けを行い、同一波のグループを求める(S104)。
FIG. 5 is a flow chart showing a flow of tsunami measurement by the sea level measurement system of FIG.
In order to realize image measurement of a tsunami as a sea level abnormality, first, two or more cameras 4A and 4B are installed at different points (S101).
Subsequently, a plurality of cameras 4A and 4B simultaneously capture an image including the same sea surface region (S102). Further, an infrared camera, fog
After that, the waves required for tsunami measurement are extracted from the images taken by the cameras 4A and 4B by using the wave extraction means 11, respectively (S103).
After extracting the waves for each image, the waves are associated with each other using the
対応付けを行った各波のグループに対し、海面の三次元情報計算手段13を用い、海面の三次元情報を算出する。まず、検出した各波の三次元世界座標(X,Y,Z)を算出し、それに基づき海面の三次元情報、すなわち海面の高さと波の高さを算出する(S105)。
なお、三次元情報計算精度を確保するために、遠距離カメラシステムキャリブレーション手段15を用い、カメラシステムのキャリブレーションを行う(S202)。
算出した海面の高さと波の高さに基づき、津波の有無の判定手段を用い、津波発生の有無を判定する(S106、S107)。
津波の発生があると判定される場合は、津波進行速度計算手段16、津波規模推測手段17および津波到着時刻推測手段18を用い、津波の規模を推定し(S108)、到着時刻を推定する(S109)。
最後に、計測した津波情報を津波情報発信手段19により必要な処と必要な人に発信する(S110)。
The three-dimensional information of the sea surface is calculated by using the three-dimensional information calculation means 13 of the sea surface for each group of the associated waves. First, the three-dimensional world coordinates (X, Y, Z) of each detected wave are calculated, and based on this, the three-dimensional information of the sea surface, that is, the height of the sea surface and the height of the wave are calculated (S105).
In addition, in order to ensure the accuracy of the three-dimensional information calculation, the camera system is calibrated by using the long-distance camera system calibration means 15 (S202).
Based on the calculated sea level height and wave height, the presence / absence of a tsunami is determined by using the means for determining the presence / absence of a tsunami (S106, S107).
When it is determined that a tsunami has occurred, the tsunami scale is estimated (S108) and the arrival time is estimated by using the tsunami traveling speed calculation means 16, the tsunami scale estimation means 17, and the tsunami arrival time estimation means 18 (S108). S109).
Finally, the measured tsunami information is transmitted to the necessary place and the necessary person by the tsunami information transmitting means 19 (S110).
次に各手段について詳細に説明する。 Next, each means will be described in detail.
[撮影手段10]
撮影手段10は、異なる地点に設置される複数のカメラ4A,4Bにより同時に同一海面領域を含む画像を撮影する。前述のように、カメラ4Aを含む第1カメラセット3Aおよびカメラ4Bを含む第2カメラセット3Bは、図2に示すように、海に近い海岸の陸地上の異なる地点C1,C2に設置され、半径5〜20km程度の範囲の遠距離海面の画像を取得する。この半径5〜20kmの遠方海面の三次元画像計測を実現するために、本実施形態においては、ステレオ視による三次元画像計測技術を用いる。各カメラ4A,4B間の距離すなわちカメラ4A,4B間の基線長Bは20メートル以上とし、各カメラ4A,4Bの設置場所の海抜すなわちカメラ4A,4Bの設置高度Hは20メートル以上とする。
[Shooting means 10]
The photographing means 10 simultaneously captures an image including the same sea surface region by a plurality of cameras 4A and 4B installed at different points. As described above, the first camera set 3A including the camera 4A and the second camera set 3B including the camera 4B are installed at different points C1 and C2 on the land and ground near the sea as shown in FIG. An image of a long-distance sea surface in a radius of about 5 to 20 km is acquired. In order to realize the three-dimensional image measurement of the distant sea surface with a radius of 5 to 20 km, in the present embodiment, the three-dimensional image measurement technique by stereo vision is used. The distance between the cameras 4A and 4B, that is, the baseline length B between the cameras 4A and 4B is 20 meters or more, and the sea level of the installation location of the cameras 4A and 4B, that is, the installation altitude H of the cameras 4A and 4B is 20 meters or more.
第1カメラセット3Aおよび第2カメラセット3Bに対する津波等による被害を最小限にし、撮影の際の外乱をできる限り抑え、可能な限り遠いところの写真撮影を実現するために、第1カメラセット3Aおよび第2カメラセット3Bは海岸に設置することが望ましく、海に近ければ近いほど良い。なお、本実施形態においては、第1カメラセット3Aおよび第2カメラセット3Bの2セットを使用するが、3セット以上とすることも可能である。 In order to minimize the damage caused by the tsunami, etc. to the 1st camera set 3A and the 2nd camera set 3B, to minimize the disturbance during shooting, and to realize the photography as far away as possible, the 1st camera set 3A And the second camera set 3B should be installed on the beach, the closer it is to the sea, the better. In this embodiment, two sets of the first camera set 3A and the second camera set 3B are used, but it is possible to use three or more sets.
カメラ4A,4Bは計測精度の向上と悪環境でも計測に必要な画像を撮影できるように、8ビット以上の感度を持つ高感度カメラを使用することが望ましい。また、遠距離海面の撮影のために、口径の大きい望遠機能のあるレンズもしくは望遠機能を持つズームレンズを使用することが望ましい。 It is desirable to use high-sensitivity cameras with a sensitivity of 8 bits or more for the cameras 4A and 4B so that the measurement accuracy can be improved and the images required for measurement can be taken even in a bad environment. Further, it is desirable to use a lens having a telephoto function with a large aperture or a zoom lens having a telephoto function for photographing a long-distance sea surface.
クライアント計算機2A,2Bは、カメラ4A,4Bのパラメータを調節して撮影を制御する機能やカメラ4A,4Bが撮影した画像を取り込む機能を有する。サーバー1は、クライアント計算機2A,2Bとの通信機能を有し、クライアント計算機2A,2Bを制御し、クライアント計算機2A,2Bに写真撮影に必要な命令を送り、クライアント計算機2A,2Bより撮影画像を取得する機能を有する。
The
なお、本実施形態における海面計測システムでは、異なる海面を撮影するために、各カメラ4A,4Bの視線を調節する必要がある。このため、カメラ固定調節部5A,5Bは、パン方向(水平方向)とチルト方向(垂直方向)の回転ができるようになっている。カメラ固定調節部5A,5Bのパン方向とチルト方向の角度の調節により、カメラ固定調節部5A,5Bに設置されたカメラ4A,4Bの撮影方向角度を上下および左右に調節し、複数のカメラ4A,4Bに同一海面を撮影させることが可能となっている。
In the sea level measurement system of the present embodiment, it is necessary to adjust the line of sight of each of the cameras 4A and 4B in order to capture different sea levels. Therefore, the camera fixing
パン方向とチルト方向の回転角度は、クライアント計算機2A,2Bの命令により制御される。パン方向とチルト方向の回転角の具体的な値は、計測海域の位置により異なり、サーバー1から各カメラセット3A,3Bを制御するクライアント計算機2A,2Bに送信する。また、電気的な外部同期信号もしくはサーバー1からソフトウェア同期命令により、複数のカメラ4A,4Bを同時に撮影させることで、カメラ4A,4Bの同期撮影を実現する。カメラ4A,4Bのカメラ本体の露光時間などのパラメータ制御や、レンズのズーム制御やピント合わせなどの制御は、クライアント計算機2A,2Bにより行う。各カメラ4A,4Bより撮影される画像は、まず各カメラ4A,4Bに接続するクライアント計算機2A,2Bより取り込んでから、サーバー1の命令によりサーバー1に送り、サーバー1で画像処理を行う。
The rotation angles in the pan direction and the tilt direction are controlled by the instructions of the
なお、津波等の海面異常の計測には24時間海を撮影する必要がある。そのため、本実施形態における海面計測システムでは、カメラ4A,4Bとして、昼間は主に可視光カメラを、夜間には主に遠赤外線カメラ等の赤外線カメラを使用する。 It is necessary to photograph the sea for 24 hours to measure sea level abnormalities such as tsunami. Therefore, in the sea level measurement system of the present embodiment, infrared cameras such as a far-infrared camera are mainly used as the cameras 4A and 4B in the daytime and mainly in the nighttime.
[霧影響軽減手段21]
また、サーバー1は、霧などの影響を軽減するための霧影響軽減手段21を備える。霧影響軽減手段21は、大気モデルに基づき、カメラ4A,4Bにより撮影した海の画像の縦方向の長さ、すなわち画像のy座標に線形的に近似した海面の大気の透過率分布と太陽光の強度成分とから、前記カメラ4A,4Bにより撮影した画像の霧などの悪影響を軽減する。
[Fog effect mitigation means 21]
Further, the
図6に大気モデルのイメージ図を示す。大気環境の中に、大気光が存在し、その強度はAで表す。カメラに入った光量は、直接入った大気光成分と対象物からの反射光成分の2つの成分を含む。大気モデルは式(1)で表すことができる。
透過率tは式(2)で表すことができる。
式(1)から式(3)が得られる。
Equation (3) can be obtained from equation (1).
すなわち、大気光の強度成分Aと大気の透過率tを推定できれば、霧影響軽減手段21によって霧の影響を除去し、きれいな反射成分Jしか持たない画像を得ることができる。
That is, if the intensity component A of airglow and the transmittance t of the atmosphere can be estimated, the influence of fog can be removed by the fog
参考文献1(Robby T. Tan, Visibility in bad weather from a single image, IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp.1 -8, 2008)では、Tan氏が局所領域コントラスト最大化に基づく手法を提案している。提案手法は、局所領域ではtが定数であり、かつJ<Aの前提で、局所領域コントラスト最大化に基づきこの領域のtを推定することができるというものである。この方法はコントラストしか使わないので、過飽和になることがある。 In Reference 1 (Robby T. Tan, Visibility in bad weather from a single image, IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp.1 -8, 2008), Tan proposes a method based on local area contrast maximization. doing. The proposed method is that t is a constant in the local region, and t in this region can be estimated based on maximizing the contrast in the local region on the premise of J <A. This method uses only contrast and can be supersaturated.
参考文献2(R. Fattal. Single Image Dehazing [J]. ACM SIGGRAPH '08, pp.1 -9,2008)では、独立成分分析に基づく霧除去方法が提案されている。局所領域において、対象物の反射成分Jのモードと大気透過率とは統計的に独立するので、独立成分分析法により反射率を推定することができる。この手法の独立性の設定は画像の色情報に基づくものなので、色情報変化の乏しい海の写真に対しては、適応性が低い。 Reference 2 (R. Fattal. Single Image Dehazing [J]. ACM SIGGRAPH '08, pp.1 -9, 2008) proposes a fog removal method based on independent component analysis. Since the mode of the reflection component J of the object and the atmospheric transmittance are statistically independent in the local region, the reflectance can be estimated by the independent component analysis method. Since the setting of independence of this method is based on the color information of the image, it is not suitable for a photograph of the sea where the color information does not change much.
本実施形態において、大気光強度成分Aの推定は従来の方法を用いるため、詳細な説明は省略する。大気透過率tは、煩雑な計算を行わず、下記の式(4)ように、撮影した海の画像の縦方向の長さ、すなわち画像のy座標に線形的な関係で近似する計算方法を提案する。
[雨影響軽減手段22]
また、サーバー1は、雨の影響を軽減するための雨影響軽減手段22を備える。図7は雨影響軽減手段22による処理のフロー図である。雨影響軽減手段22は、図7に示すように、連続撮影された複数枚の画像を用い、画素の色強度の最大値画像と最小値画像を求め、最小値画像をガイドとするガイドフィルターを適用して最大値画像を処理することにより、雨の影響を軽減する。
[Rain effect mitigation means 22]
Further, the
まず、一定の時間間隔で、連続5枚の画像を撮影する(S301)。
次に、5枚の入力画像In(n=1,2,3,4,5)の各画素に対し、式(5)より画素の色強度の最大値を求め、式(6)より画素の色強度の最小値を求める。各画素の最小値を用い最小値画像Imin、各画素の最大値を用い最大値画像Imaxを生成する(S302)。
Next, for each pixel of the five input image I n (n = 1,2,3,4,5), the maximum value of the color intensity of the pixel from the equation (5), the pixel from the equation (6) Find the minimum value of the color intensity of. The minimum value of each pixel is used to generate the minimum value image I min , and the maximum value of each pixel is used to generate the maximum value image I max (S302).
続いて、注目画素k(i,j)に対し、k(i,j)を中心とする小領域ωkにおいて、最小値画像Iminをガイド画像とし、下記の通り中間画像Ifを求める(S303)。
は小領域ωkにおける入力画像の色強度の平均値である。
Subsequently, with respect to the pixel of interest k (i, j), in the small region ω k centered on k (i, j), the minimum value image I min is used as a guide image, and the intermediate image I f is obtained as follows ( S303).
Is the average value of the color intensity of the input image in the small area ω k.
最後に、入力画像Inと中間画像Ifに基づき、下記の通り、ガイドフィルターを適用して最大値画像を処理することにより、雨の影響を除去し、波の様子が強化された出力画像を求める(S304)。
[波抽出手段11]
波抽出手段11は、複数のカメラ4A,4Bにより同時にそれぞれ撮影された画像から波を抽出する。海域の撮影画像からの波の抽出、特に本実施形態における海面計測システムの目標とする5〜20kmの遠距離撮影画像からの波の抽出は、一般的なパターン抽出法の適用が困難である。その原因としては、波形状の不確定性、複数のカメラ4A,4Bから撮影した複数枚の画像における波の特徴の相違、全天候撮影に伴う撮影環境の変化などがあげられる。また、検出の高速性が要求される。
[Wave extraction means 11]
The wave extraction means 11 extracts waves from images taken at the same time by a plurality of cameras 4A and 4B, respectively. It is difficult to apply a general pattern extraction method to the extraction of waves from captured images in the sea area, particularly the extraction of waves from long-distance captured images of 5 to 20 km, which is the target of the sea level measurement system in the present embodiment. The causes include uncertainties in wave shape, differences in wave characteristics in a plurality of images taken from a plurality of cameras 4A and 4B, and changes in the shooting environment due to all-weather shooting. In addition, high-speed detection is required.
図8は波抽出のイメージ図である。図8に示すように、まず撮影した画像をいくつかの隣接する長方形もしくは正方形の小領域に分割する。各小領域の左上、右上、左下、右下の4つの角に対し、角を中心とする周囲に小領域と同じ面積の局所領域を選び、この局所領域における画像を二値化するための閾値(小領域閾値)Tを求める。 FIG. 8 is an image diagram of wave extraction. As shown in FIG. 8, the captured image is first divided into several adjacent rectangular or square subregions. For the four corners of the upper left, upper right, lower left, and lower right of each small area, select a local area with the same area as the small area around the corner, and the threshold value for binarizing the image in this local area. (Small area threshold) T is obtained.
画像座標(i,j)である注目点P(i,j)の二値化のための閾値T(i,j)は、式(11)のように、注目点P(i,j)が存在する小領域の左上、右上、左下、右下の4つの角の小領域閾値Tに基づき、4つの角までの絶対距離に依存する重み係数k1〜k4をかけて算出する。 The threshold value T (i, j) for binarizing the attention point P (i, j), which is the image coordinates (i, j), is such that the attention point P (i, j) is set as in the equation (11). Based on the small area thresholds T of the four corners of the upper left, upper right, lower left, and lower right of the existing small area, it is calculated by multiplying the weighting factors k 1 to k 4 depending on the absolute distances to the four corners.
すなわち、注目点ごとに、注目点と4つの角との距離により、異なる重み係数を用いて二値化する。これにより、注目小領域における各画素の二値化結果は、隣接する上下左右の各小領域における画素の二値化結果とスムーズにつながることができる。 That is, each point of interest is binarized using different weighting coefficients depending on the distance between the point of interest and the four angles. As a result, the binarization result of each pixel in the small area of interest can be smoothly connected to the binarization result of the pixels in the adjacent small areas of up, down, left, and right.
上記のように、注目点を二値化するための閾値が動的に変化する動的閾値による二値化手法(動的閾値計算アルゴリズム)により抽出した成分を、画像における波とする。 As described above, the component extracted by the binarization method (dynamic threshold calculation algorithm) based on the dynamic threshold in which the threshold for binarizing the point of interest dynamically changes is used as a wave in the image.
[波対応付け手段12]
波対応付け手段12は、波抽出手段11により抽出された各波に対し、複数のカメラ4A,4Bにより同時に撮影されたそれぞれの画像から同一の波を見つけ出して対応付ける。図9は2枚の画像を用いた波の対応付け処理の流れを示すフロー図である。画像が3枚以上の場合も類似する手法を用いることができる。
[Wave mapping means 12]
The
まずは、異なる地点に設置される複数のカメラにより撮影された複数枚の画像から、エピポーラ幾何学と二次元画像の横縦座標関係の解析により対応波の存在可能領域、すなわち対応付け候補海域を求める(S401)。 First, from multiple images taken by multiple cameras installed at different points, the region where the corresponding wave can exist, that is, the association candidate sea area, is obtained by analyzing the horizontal and vertical coordinate relationships of the epipolar geometry and the two-dimensional image. (S401).
次に、各画像の対応付け候補領域において波の抽出手段を適用し、左画像からm個、右画像からn個の波を抽出する(S402)。また、図10に示すように、抽出した各波の画像の重心座標、ピクセルの数、周囲長、円形度や各方向の長さなどのパラメータを該当波の特徴とする二次元特徴ベクトルを生成する。一例として、下記のように二次元特徴ベクトルVを定義することができる。 Next, a wave extraction means is applied to the association candidate region of each image to extract m waves from the left image and n waves from the right image (S402). Further, as shown in FIG. 10, a two-dimensional feature vector is generated in which parameters such as the barycentric coordinates of the extracted wave image, the number of pixels, the perimeter, the circularity, and the length in each direction are the features of the corresponding wave. To do. As an example, the two-dimensional feature vector V can be defined as follows.
ただし、Gは波の重心座標であり、G(x0,y0)で表す。Sは波の大きさを表すパラメータであり、抽出された波に含まれる画素の数である。Lは波の周囲長であり、Cは波の円形度である。Tは波の縦方向と横方向の長さを表すパラメータであり、T(h1,h2,w1,w2)で表す。 However, G is the coordinate of the center of gravity of the wave and is represented by G (x 0 , y 0 ). S is a parameter representing the magnitude of the wave, and is the number of pixels included in the extracted wave. L is the perimeter of the wave and C is the circularity of the wave. T is a parameter representing the length of the wave in the vertical direction and the horizontal direction, and is represented by T (h 1 , h 2 , w 1 , w 2 ).
次に、左画像の波の特徴ベクトルVLと右画像の波の特徴ベクトルVRを作る(S403)。
左画像から抽出したm個の波に対し、i番目(i=1,2,…,m)の波の特徴パラメータVLiを下記の式に従って求め、左画像の波のベクトルVLを生成する。
For the m waves extracted from the left image, the characteristic parameter VL i of the i-th (i = 1, 2, ..., M) wave is obtained according to the following equation, and the vector VL of the wave of the left image is generated.
右画像から抽出したn個の波に対し、j番目(j=1,2,…,n)の波の特徴パラメータVRjを下記の式に従って求め、左画像の波のベクトルVRを生成する。
次に、各画像の同一領域におけるすべての波に対し、エピポーラ拘束より候補波を洗い出し、その二次元特徴ベクトルの類似度を求め、類似度の高い順に従って、各波の対応波の候補波リストを作成する。具体的には、左画像から抽出したi番目の波(i=1,2,…,m)に対し、右画像から、エピポーラ線付近にある波k個を抽出し、右画像における左画像のi番目の波の対応波のk個の候補波とする(S404、S405)。 Next, for all the waves in the same region of each image, the candidate waves are identified from the epipolar constraint, the similarity of the two-dimensional feature vector is obtained, and the candidate wave list of the corresponding wave of each wave is obtained in descending order of similarity. To create. Specifically, for the i-th wave (i = 1, 2, ..., M) extracted from the left image, k waves near the epipolar line are extracted from the right image, and the left image in the right image Let k candidate waves of the corresponding wave of the i-th wave (S404, S405).
k個の候補波に対し、二次元特徴ベクトルの類似度を計算し、類似度の高い順で、左画像から抽出したi番目の波に対する対応波の候補波リストを作成する(S406)。類似度の一番高い波を一番目の候補波とし、類似度の二番高い波を二番目の候補波とするように候補波の順位を決める。 The similarity of the two-dimensional feature vector is calculated for k candidate waves, and a candidate wave list of the corresponding wave for the i-th wave extracted from the left image is created in descending order of similarity (S406). The order of the candidate waves is determined so that the wave with the highest degree of similarity is the first candidate wave and the wave with the second highest degree of similarity is the second candidate wave.
注目波と候補波リストの上位波、すなわち類似度の高い波の重心の画像座標に基づき、三次元画像計測の方法により、注目波の三次元世界座標(X注,Y注,Z注)と該当候補波の三次元世界座標(X候,Y候,Z候)とを求め(S407)、その差が事前に決める閾値より小さいかどうかを判定する(S408)。
その差が事前に決める閾値より小さければ、該当する波は注目波の対応波とし(S409)、そうでなければ、次の波を検証する(S410、S411)。
Based on the image coordinates of the center of gravity of the wave of interest and the upper wave of the candidate wave list, that is, the wave with high similarity, the three-dimensional world coordinates (X note , Y note , Z note ) of the attention wave are obtained by the method of three-dimensional image measurement. The three-dimensional world coordinates (X weather , Y weather , Z weather ) of the corresponding candidate wave are obtained (S407), and it is determined whether or not the difference is smaller than a predetermined threshold (S408).
If the difference is smaller than the predetermined threshold value, the corresponding wave is regarded as the corresponding wave of the attention wave (S409), and if not, the next wave is verified (S410, S411).
[三次元情報計算手段13]
三次元情報計算手段13は、波対応付け手段12により対応付けされた画像の各波を三次元解析することにより海面の高さおよび波の高さを算出する。
[Three-dimensional information calculation means 13]
The three-dimensional information calculation means 13 calculates the height of the sea surface and the height of the waves by three-dimensionally analyzing each wave of the image associated with the
海面には波があり、波の形状やサイズが随時変化する。このため、海面にある波の三次元計測結果に基づき海面の高さを求める際に、どの波のどの部分の高さを海面の高さにするのかを決めることは困難である。
一方、津波計測には海面の特定スポットの高さを求める必要がなく、ある領域の海面の高さを算出し、津波の発生の有無を判定すればいい。
There are waves on the surface of the sea, and the shape and size of the waves change from time to time. Therefore, when determining the height of the sea surface based on the three-dimensional measurement results of the waves on the sea surface, it is difficult to determine which part of which wave should be the height of the sea surface.
On the other hand, it is not necessary to obtain the height of a specific spot on the sea surface for tsunami measurement, and the height of the sea surface in a certain area may be calculated to determine the presence or absence of a tsunami.
このため、本実施形態における海面計測システムでは撮影画像からある小領域の海面の高さを計算する。図11は左右2台のカメラの撮影画像を用いた海面の高さ計算のイメージ図であり、図12は左右2台のカメラの撮影画像を用いた海面の高さ計算の流れを示すフロー図である。 Therefore, in the sea level measurement system of the present embodiment, the height of the sea level in a small area is calculated from the captured image. FIG. 11 is an image diagram of sea surface height calculation using images taken by two left and right cameras, and FIG. 12 is a flow diagram showing a flow of sea surface height calculation using images taken by two left and right cameras. is there.
図12に示すように、まずは左右のカメラ4A,4Bにより同一領域を連続撮影し、複数枚の連続時系列画像を取得する(S501)。例えば1/30秒に1枚の撮影速度で5秒間撮影し、左右のカメラより各150枚の画像を撮影し、計300枚の画像を取得する。 As shown in FIG. 12, first, the same area is continuously photographed by the left and right cameras 4A and 4B, and a plurality of continuous time-series images are acquired (S501). For example, one image is taken every 1/30 second for 5 seconds, 150 images are taken from each of the left and right cameras, and a total of 300 images are acquired.
次に、各画像から波を抽出し、対応付けを行う(S502)。
その後、対応付けされているすべての波に対し、その重心、中心、上部、下部、左端、右端などの特徴点の三次元世界座標(X,Y,Z)を求める(S503)。カメラに対し、Xは水平方向、Yは垂直方法、Zは奥行方向を示す。
Next, waves are extracted from each image and associated with each other (S502).
Then, for all the associated waves, the three-dimensional world coordinates (X, Y, Z) of the feature points such as the center of gravity, the center, the upper part, the lower part, the left end, and the right end are obtained (S503). With respect to the camera, X indicates the horizontal direction, Y indicates the vertical direction, and Z indicates the depth direction.
算出した各波の三次元世界座標(X,Y,Z)に基づき、波をいくつかの小領域に分類する(S504)。例えば、図11に示すように、波を3つの小領域に分類する。
特定の小領域に対し、式(24)のように、すべての時系列画像のすべての対応付けされている波に対し、波の重心やそのほかの特徴点の三次元世界座標の縦方向すなわち海面に垂直な方向のY座標値の平均値YAを求め、係数をかけて、該当小領域の海面の高さHsを算出する(S505)。
Based on the calculated three-dimensional world coordinates (X, Y, Z) of each wave, the wave is classified into some small regions (S504). For example, as shown in FIG. 11, the waves are classified into three subregions.
For a particular subregion, for all associated waves in all time-series images, as in equation (24), the vertical direction of the three-dimensional world coordinates of the wave's center of gravity and other feature points, or sea level. The average value Y A of the Y coordinate values in the direction perpendicular to is obtained, and the height H s of the sea level in the relevant small area is calculated by multiplying the average value Y A (S505).
最後に、特定の小領域に対し、式(25)のように、すべての時系列画像のすべての対応付けされている波の前記Y座標値の分散値V(Y)を求め、係数をかけて、該当小領域の波の高さHVを算出する(S506)。
[遠距離カメラシステムキャリブレーション手段15]
カメラシステムのキャリブレーションはカメラ4A,4Bの画像センサーの画素配置やレンズの焦点距離などの内部パラメータと、2台のカメラ4A,4B間の距離すなわち基線長やカメラ4A,4Bの位置と姿勢すなわち回転角度等などの外部パラメータを求めることである。カメラシステムのキャリブレーション方法は数多く提案され、現在特にZhangの手法(Zhang. Z, A Flexible New Technique for Camera Calibration, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. Vol. 22, No. 11, 2000, pp. 1330-1334.)は評価され、OpenCVにも実装されている。
[Distance camera system calibration means 15]
The calibration of the camera system involves internal parameters such as the pixel arrangement of the image sensors of the cameras 4A and 4B and the focal length of the lens, the distance between the two cameras 4A and 4B, that is, the baseline length, and the position and orientation of the cameras 4A and 4B. It is to obtain external parameters such as rotation angle. Many camera system calibration methods have been proposed, and currently, in particular, Zhang's method (Zhang. Z, A Flexible New Technique for Camera Calibration, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. Vol. 22, No. 11, 2000, pp. 1330-1334.) Has been evaluated and implemented in OpenCV.
しかし、津波計測のためには遠距離の写真撮影が必要であり、遠距離三次元画像計測システムのキャリブレーションには、大きいサイズのキャリブレーション用対象物を必要とし、異なる視覚からの対象物を撮影する必要があるなどの問題点が残っている。 However, long-distance photography is required for tsunami measurement, and calibration of a long-distance three-dimensional image measurement system requires a large-sized calibration object, which requires objects from different visions. There are still problems such as the need to shoot.
そこで、本実施形態における遠距離カメラシステムキャリブレーション手段15は、板状ターゲットを用いた内部パラメータキャリブレーション手法と円柱状ターゲットを用いた外部パラメータキャリブレーション手法とを融合した異なるターゲットを用いた内外分離二段式キャリブレーションとする。 Therefore, the long-distance camera system calibration means 15 in the present embodiment separates inside and outside using different targets by fusing an internal parameter calibration method using a plate-shaped target and an external parameter calibration method using a columnar target. Two-stage calibration is used.
本実施形態における遠距離カメラシステムキャリブレーション手段15では外部パラメータキャリブレーション用のターゲットを2本以上の円柱状やその他の一定の幅を持つ細長いターゲットを用いる。図13は円柱状ターゲットの一例である。 In the long-distance camera system calibration means 15 of the present embodiment, two or more cylindrical targets or other elongated targets having a constant width are used as targets for external parameter calibration. FIG. 13 is an example of a cylindrical target.
円柱状の物体をキャリブレーションの対象物として選ぶ理由は、図13(A)に示すように、異なる視点から見ても、画像計測に用いる計測点から円柱状ターゲットの中心線までの距離が変化しないためである。例えば、視線1からターゲットを観測すると、画像上では計測点1が観測され、計測点1から円柱の中心線までの距離はRである。視線2から観測にしても、観測点2から円柱の中心線までの距離は、視線1から観測する際と同じRである。すなわち、円柱状ターゲットでは、観測点の変化によりキャリブレーション誤差が生じない。
The reason for selecting a columnar object as the object to be calibrated is that, as shown in FIG. 13 (A), the distance from the measurement point used for image measurement to the center line of the columnar target changes even when viewed from different viewpoints. This is because it does not. For example, when the target is observed from the line of
なお、遠距離キャリブレーションであることを考慮し、円柱状などの細長いターゲットの長さは1メートル以上であるように設定する。また、ターゲットを認識しやすくするために、ターゲットの表面に白と赤やその他の鮮明に区別容易な色2色以上を持つこととする。 Considering that it is a long-distance calibration, the length of an elongated target such as a cylinder is set to 1 meter or more. Further, in order to make the target easy to recognize, it is assumed that the surface of the target has two or more colors such as white and red and other colors that can be clearly distinguished.
図13(B)に示す特徴点候補1と特徴点候補3のような上記異なる色の境界線上のポイント、もしくは特徴点候補2のような色の中央にあるポイントもしくは重心をキャリブレーション用の特徴点とする。
A feature for calibrating a point on the boundary line of the different colors such as the
また、図13(C)に示すL1、L2、L3のような、上記ターゲットの異なる色の領域のサイズを既知パラメータとしてキャリブレーションの際に使用する。 Further, the size of the region of different colors of the target such as L1, L2, and L3 shown in FIG. 13C is used as a known parameter in the calibration.
図14は、遠距離カメラシステムキャリブレーション手段15によるキャリブレーションの流れを示すフロー図である。 FIG. 14 is a flow chart showing the flow of calibration by the long-distance camera system calibration means 15.
まずは、複数のカメラ4A,4Bによりキャリブレーションターゲットの写真を撮影する(S601)。
次に、それぞれの画像からキャリブレーションに必要な複数個の特徴点を抽出する(S602)。
その後、抽出した特徴点の対応付けを行う(S603)。
最後に、対応付けされた特徴点を用い、前述したL1、L2、L3などの既知パラメータを用い、カメラのパラメータを算出する(S604)。
First, a photograph of the calibration target is taken by a plurality of cameras 4A and 4B (S601).
Next, a plurality of feature points required for calibration are extracted from each image (S602).
After that, the extracted feature points are associated with each other (S603).
Finally, the parameters of the camera are calculated using the associated feature points and the known parameters such as L1, L2, and L3 described above (S604).
[海面異常有無判定手段14]
海面異常有無判定手段14は、三次元情報計算手段13により算出した海面の高さおよび波の高さに基づいて津波の発生の有無を判定する。図15は津波の有無の判定の流れを示すフロー図である。
[Means for determining the presence or absence of sea level abnormality 14]
The sea level abnormality determination means 14 determines the presence or absence of a tsunami based on the sea level height and the wave height calculated by the three-dimensional information calculation means 13. FIG. 15 is a flow chart showing a flow of determining the presence or absence of a tsunami.
図15に示すように、まず津波の発生の有無を判別するために、三次元画像計測の技術に基づき算出されるいくつかの特定領域の海面の高さと津波の発生が無い平常時の潮位とを比較する(S701)。比較の結果により、これらの特定領域を津波発生候補領域、津波発生の可能性ある領域、または、津波の発生がない領域のような3つの領域に分類する。 As shown in FIG. 15, first, in order to determine the presence or absence of a tsunami, the sea level in some specific areas calculated based on the three-dimensional image measurement technology and the tide level in normal times when no tsunami occurs. Are compared (S701). Based on the results of the comparison, these specific regions are classified into three regions, such as a tsunami generation candidate region, a region where a tsunami may occur, or a region where a tsunami does not occur.
計測される複数の特定領域の海面の高さと津波の発生が無い平常時の潮位との差が、すべて規定の閾値より大きい場合は、これらの領域を津波発生候補領域に分類する。上記の複数の特定領域の海面の高さと津波の発生が無い平常時の潮位との差が規定の閾値より大きい領域と小さい領域が混在する場合は、これらの領域に津波発生の可能性がある領域に分類する。上記の複数の特定領域の海面の高さと津波の発生が無い平常時の潮位との差がすべて規定の閾値より小さい場合は、これらの領域に津波の発生がない領域に分類する。 If the difference between the measured sea level of a plurality of specific areas and the tide level in normal times when no tsunami occurs is larger than the specified threshold value, these areas are classified as tsunami generation candidate areas. If the difference between the sea level height of the above multiple specific areas and the normal tide level without tsunami is larger than the specified threshold and smaller than the specified threshold, there is a possibility of tsunami occurrence in these areas. Classify into areas. If the difference between the sea level height of the above-mentioned multiple specific areas and the tide level in normal times when no tsunami occurs is smaller than the specified threshold value, these areas are classified as areas where no tsunami occurs.
津波発生候補領域もしくは津波発生の可能性がある領域に対し、さらにその領域の周辺に複数個所の小領域を計測領域として追加し(S702)、その海面の高さの計測結果をこれらの領域の平常潮位と比較する(S703)。これらの領域の海面の高さと平常時の潮位との比較結果に基づき、ファージ推測理論を用いて津波発生したかどうかを判断し(S704)、該当特定領域を津波がある領域、もしくは津波がない領域に判定する。なお、津波以外の高波、高潮や急潮等の海面異常についても同様の手順により判定することが可能である。 For the tsunami generation candidate area or the area where tsunami may occur, a plurality of small areas are added as measurement areas around the area (S702), and the measurement result of the sea level is added to these areas. Compare with normal tide level (S703). Based on the comparison result between the sea level height of these regions and the tide level in normal times, it is determined whether or not a tsunami has occurred using the phage estimation theory (S704), and the relevant specific region has a tsunami or no tsunami. Judge in the area. It is possible to determine sea level abnormalities such as high waves, storm surges and rapid tides other than tsunamis by the same procedure.
[津波進行速度計算手段16,津波規模推測手段17,津波到着時刻推測手段18]
津波進行速度計算手段16は、従来の津波の進行速度の計算方法に基づき算出した津波の進行速度を用い、三次元画像計測に基づいて算出した津波進行速度を修正し、より正確な津波進行速度を計算する。
[Tsunami traveling speed calculation means 16, tsunami scale estimation means 17, tsunami arrival time estimation means 18]
The tsunami traveling speed calculation means 16 uses the tsunami traveling speed calculated based on the conventional tsunami traveling speed calculation method, corrects the tsunami traveling speed calculated based on the three-dimensional image measurement, and makes the tsunami traveling speed more accurate. To calculate.
図16は各時刻の海面の高さの三次元画像計測のイメージ図である。
海面異常として津波の発生が計測された場合に、津波発生領域とその周辺領域の海面の高さを随時計測し、海面の高さの最大領域を随時に検出する。また、カメラ4A,4Bの姿勢制御により、カメラ4A,4Bに一番近い海面の高さが最大である領域、すなわち津波前線を追跡し、津波前線までの距離、すなわち三次元計測結果のZ値を取得する。
FIG. 16 is an image diagram of three-dimensional image measurement of the height of the sea surface at each time.
When the occurrence of a tsunami is measured as a sea level abnormality, the height of the sea surface in the tsunami generation area and its surrounding area is measured at any time, and the maximum area of the sea level is detected at any time. In addition, the posture control of the cameras 4A and 4B tracks the region where the sea level closest to the cameras 4A and 4B is the maximum, that is, the tsunami front, and the distance to the tsunami front, that is, the Z value of the three-dimensional measurement result. To get.
図16に示すように、時刻1、時刻2などの各時刻の海面の高さの三次元画像計測により、海面の高さ変化の四次元情報(X,Y,Z,t(計測時刻))を取得し、津波前線の海面高の高度変化、進行方向および進行速度すなわち画像計測に基づき算出した津波進行速度Vmを算出する。
As shown in FIG. 16, four-dimensional information (X, Y, Z, t (measurement time)) of the sea level change by three-dimensional image measurement of the sea level at each time such as
また、公式(26)により、従来の計算方法に基づいて津波の進行速度VCを計算する。
従来の計算方法に基づいて算出した津波の進行速度VCを用いて、画像計測で算出した津波の進行速度Vmを補正し、より正確な津波進行速度Vを算出する。
津波規模推測手段17は、津波の高さに基づいて津波の規模を評価する。例えば、津波規模推測手段17は、津波の高さにより−1,0,1,2,3,4の六段階に評価する。 The tsunami scale estimation means 17 evaluates the scale of the tsunami based on the height of the tsunami. For example, the tsunami scale estimation means 17 evaluates in six stages of -1,0,1,2,3,4 according to the height of the tsunami.
津波到着時刻推測手段18は、三次元画像計測で計測した津波前線の位置と津波の高さ、および津波進行速度により、津波が海岸に到着する時刻を算出する。 The tsunami arrival time estimation means 18 calculates the time when the tsunami arrives at the coast from the position of the tsunami front, the height of the tsunami, and the tsunami traveling speed measured by the three-dimensional image measurement.
[記憶手段20]
まず観察者は、いつどの海域を計測するかのような計測プランを立てる。サーバー1は、この計測プランに従って各カメラの姿勢を決定し、各カメラの回転角度を算出して、各クライアント計算機2A,2Bに送信する。記憶手段20は、各クライアント計算機2A,2Bから取得した各カメラ4A,4Bの撮影画像を保存するものである。サーバー1は、これらの記憶手段20に記憶された画像を処理することにより、津波等の海面異常の有無を算出し、出力する。
[Memory means 20]
First, the observer makes a measurement plan such as when and which sea area to measure. The
[二段式制御手段23]
さらに、本実施形態における海面計測システムでは、撮影手段10が、角度フィードバックに基づく機械制御と、画像撮影と画像処理に基づく画像計測制御とを融合した機械と画像による二段式制御手段23を有する。
[Two-stage control means 23]
Further, in the sea surface measurement system of the present embodiment, the photographing
二段式制御手段23では、まず低分解能の角度センサーを用いて角度フィードバックに基づく機械制御を行い、複数のカメラ4A,4Bが大体同一海域に向くように、各カメラ4A,4Bの視線の概略制御を行う。概略制御の目標としては、計測目標海面にある波の一部を各カメラ4A,4Bとも撮影できるように各カメラ4A,4Bの視線を概略的に調節することである。 The two-stage control means 23 first performs mechanical control based on angle feedback using a low-resolution angle sensor, and outlines the line of sight of each camera 4A, 4B so that the plurality of cameras 4A, 4B face approximately the same sea area. Take control. The goal of the rough control is to roughly adjust the line of sight of each camera 4A, 4B so that a part of the wave on the measurement target sea surface can be photographed by each camera 4A, 4B.
概略制御の後、各カメラ4A,4Bにより写真撮影を行い、各カメラ4A,4Bから撮影した画像をフィードバックし、画像計測制御により各カメラ4A,4Bの視線の精密制御を行う。精密制御の目標は機械制御の誤差やカメラの振動などがあっても、計測目標海面にある波は最大限に各カメラ4A,4Bよって撮影できるようにすることである。 After the rough control, photographs are taken by the cameras 4A and 4B, the images taken by the cameras 4A and 4B are fed back, and the line of sight of the cameras 4A and 4B is precisely controlled by the image measurement control. The goal of precision control is to enable the cameras 4A and 4B to capture the waves on the sea surface as much as possible even if there are mechanical control errors or camera vibrations.
図17はカメラの視線の機械制御のイメージ図である。機械制御は第一段階の概略制御であり、2台のカメラ4A,4Bの視線が同一海域に向くことを確保する制御である。概略制御では、視線制御の精度は要求せず、2台以上のカメラ4A,4Bが同一海域に向くことが確保できれば、すなわち、2台のカメラ4A,4Bから撮影された画像に同一の波をいくつか検出できれば良い。このため、概略制御には0.1°程度の低分解能の角度センサーを利用することができる。 FIG. 17 is an image diagram of mechanical control of the line of sight of the camera. The mechanical control is a rough control of the first stage, and is a control for ensuring that the lines of sight of the two cameras 4A and 4B are directed to the same sea area. In the rough control, the accuracy of the line-of-sight control is not required, and if it can be ensured that two or more cameras 4A and 4B face the same sea area, that is, the same wave is applied to the images taken by the two cameras 4A and 4B. It would be nice if some could be detected. Therefore, an angle sensor having a low resolution of about 0.1 ° can be used for rough control.
図18は2台のカメラの画像計測制御による精密制御のイメージ図である。カメラの台数が3台以上の場合も同じような制御方式が適応できる。画像計測制御は、第二段階の精密制御であり、画像フィードバックにより、カメラ4A,4Bの角度や画像を微調整し、同一目標が2台のカメラ4A,4Bより撮影されることを確保する。 FIG. 18 is an image diagram of precision control by image measurement control of two cameras. A similar control method can be applied when the number of cameras is three or more. The image measurement control is a second-stage precision control, in which the angles and images of the cameras 4A and 4B are finely adjusted by image feedback to ensure that the same target is captured by the two cameras 4A and 4B.
左右2台のカメラ4A,4Bより同一目標を撮影するために、左右のカメラ4A,4Bにそれぞれの目標視線角度を送る必要がある。複数のカメラのうち1つを主カメラとし、他を副カメラとするが、本実施形態においては、左カメラ4Aを主カメラとし、右カメラ4Bを副カメラとし、左カメラ4Aすなわち主カメラの視線角度により、自動的に右カメラ4Bすなわち副カメラの視線角度を算出する。 In order to shoot the same target from the two left and right cameras 4A and 4B, it is necessary to send the target line-of-sight angles to the left and right cameras 4A and 4B, respectively. One of the plurality of cameras is used as the main camera and the other is used as the sub camera. In the present embodiment, the left camera 4A is used as the main camera, the right camera 4B is used as the sub camera, and the line of sight of the left camera 4A, that is, the main camera. The line-of-sight angle of the right camera 4B, that is, the sub camera is automatically calculated according to the angle.
画像計測制御のキーポイントは、左右それぞれのカメラ4A,4Bから撮影された画像をフィードバックし、目標である撮影画像と比較し、その差に基づき、さらにカメラ固定調節部5A,5Bのパンとチルトの角度を調節する。これにより、カメラ4A,4Bの振動などにより生じた誤差すなわち図18に示す外乱のような誤差を補正することができる。
The key point of image measurement control is to feed back the images taken from the left and right cameras 4A and 4B, compare them with the target shot image, and based on the difference, further pan and tilt the camera fixed
図19は2台のカメラを持つ場合の画像計測制御による精密制御の流れを示すフロー図である。まず、サーバー1において、撮影目標領域からカメラ4A,4Bの姿勢を調節するための視線角度すなわちパンとチルト方向の回転角度を算出する。その後、カメラ4A,4B間の空間関係と撮影目標領域により、三角測量の理論を用いて、右カメラ4Bの視線角度すなわちパンとチルト方向の回転角度を算出し、それぞれのカメラ4A,4Bを制御するクライアント計算機2A,2Bに送る(S801)。
FIG. 19 is a flow chart showing a flow of precision control by image measurement control when two cameras are held. First, in the
左カメラ4Aに接続するクライアント計算機2Aは、サーバー1から受ける左カメラ4Aのパンとチルトの回転角度を視線角度の目標値とし、角度センサーから取得する左カメラ4Aの実際の視線角度と、この視線角度の目標値とを比較し、その差を最小にするよう、カメラ固定調節部5Aのパンとチルトの角度を調節し、機械制御を行う(S802)。右カメラ4Bにも同じように機械制御を行う(S803)。
The
その後、左カメラ4Aと右カメラ4Bによりそれぞれ写真撮影し、左右の撮影画像からそれぞれ波を抽出する(S804,S805)。
次に、左右の画像から抽出した波から、左右2枚の画像に共に存在する領域すなわち共通領域を求め、共通領域の中央の位置にある波を1つ抽出し、カメラ姿勢調整の目標波とする(S806)。
After that, photographs are taken by the left camera 4A and the right camera 4B, respectively, and waves are extracted from the left and right captured images, respectively (S804, S805).
Next, from the waves extracted from the left and right images, the area that exists in both the left and right images, that is, the common area, is obtained, and one wave located at the center of the common area is extracted and used as the target wave for camera posture adjustment. (S806).
目標波は左右2枚の画像において、共に画像の中央の位置にあることが望ましい。目標波は左右のカメラ4A,4Bの姿勢制御の目標すなわち撮影目標である。左カメラ4Aに対し、目標波が画像の中央の周辺の一定の範囲以内に入っているかどうかを判定し(S807)、範囲内であれば左カメラ4Aの姿勢調節を終了とし、範囲内でない場合は、前述の機械制御を行い、パンとチルトの角度を調節する(S809)。 It is desirable that the target wave is located at the center of both the left and right images. The target wave is the attitude control target of the left and right cameras 4A and 4B, that is, the shooting target. For the left camera 4A, it is determined whether or not the target wave is within a certain range around the center of the image (S807), and if it is within the range, the attitude adjustment of the left camera 4A is completed, and if it is not within the range. Performs the above-mentioned mechanical control to adjust the pan and tilt angles (S809).
次に、機械制御後に写真撮影し、撮影画像から目標波を抽出し、さらに画像調節が必要かどうかを調べる(S811、S813)。目標波は画像の中央の一定領域に入っていれば、画像調節の必要がなく、そうでなければ、画像を水平方向と垂直方向に一定の範囲以内で並行移動を行い、画像調節をする(S815)。 Next, a photograph is taken after the machine control, a target wave is extracted from the captured image, and it is examined whether or not image adjustment is necessary (S811, S813). If the target wave is in a certain area in the center of the image, there is no need to adjust the image, otherwise the image is translated within a certain range in the horizontal and vertical directions to adjust the image ( S815).
上記の画像調節により、目標波が左画像の中央に調節されたかどうかを調べ、画像の中央領域に位置すれば調節を終了し、そうでなければS809の機械制御に戻り、制御を繰り返す(S809〜S815)。すなわち、いくら画像の並行移動を行っても目標波が画像の中心付近の位置にならない場合は、画像計測制御の制御可能な範囲が狭く、制御目標の達成ができないことを意味する。この場合、すなわち画像計測制御が及ぼさない部分は機械制御により実現することである。右カメラ4Bにも同じようにカメラ4Bの姿勢を調節する。 By the above image adjustment, it is checked whether the target wave is adjusted to the center of the left image, and if it is located in the center region of the image, the adjustment is finished. If not, it returns to the mechanical control of S809 and repeats the control (S809). ~ S815). That is, if the target wave does not reach a position near the center of the image no matter how much the image is translated, it means that the controllable range of the image measurement control is narrow and the control target cannot be achieved. In this case, that is, the part that the image measurement control does not reach is realized by the machine control. Adjust the posture of the camera 4B in the same way for the right camera 4B.
最後に、左右2台のカメラ4A,4Bが共に調整終了かどうかを調べ、共に終了であればカメラの制御を終了し、そうでなければ、終了まで待つ(S819、S820)。 Finally, it is checked whether the two left and right cameras 4A and 4B have completed the adjustment, and if both are completed, the control of the cameras is terminated, and if not, the operation is waited until the end (S819, S820).
すなわち、上記画像計測制御では、カメラ4A,4Bが姿勢調節可能に固定されるカメラ固定調節部5A,5Bのパンとチルトの角度を取得する角度センサーによる角度フィードバックと、カメラ4A,4Bの写真撮影から波などの計測対象物を抽出しカメラ4A,4Bの姿勢を特定する画像フィードバックを有し、角度フィードバックを内フィードバック、画像フィードバックを外フィードバックとし、画像フィードバックは角度フィードバックを囲むダブルフィードバック構造を持ち、まず機械制御を行い、機械制御の足りない部分すなわち機械制御の誤差は画像計測制御により補足することで、画像計測制御が及ぼさない部分は機械制御により実現する。
That is, in the above image measurement control, angle feedback by an angle sensor that acquires the pan and tilt angles of the camera fixing
なお、上記実施形態においては、津波等の海面異常の有無を計測する海面計測システムを例に説明したが、撮影目標が海面以外であっても、異なる地点に設置される複数のカメラにより同時に同一の撮影目標領域を含む画像を撮影して撮影目標の各種計測を行う計測システムに適用可能であり、角度フィードバックに基づく機械制御と画像撮影と画像処理に基づく画像計測制御を有する機械制御と画像計測制御を融合した二段式制御により、同一の撮影目標を高精度に追跡することが可能である。 In the above embodiment, a sea level measurement system that measures the presence or absence of sea surface abnormalities such as a tsunami has been described as an example, but even if the shooting target is other than the sea surface, it is the same by a plurality of cameras installed at different points at the same time. It can be applied to a measurement system that captures an image including the imaging target area and performs various measurements of the imaging target, and has mechanical control based on angle feedback and image measurement control based on image imaging and image processing. It is possible to track the same shooting target with high accuracy by the two-stage control that combines the control.
本発明の計測システム、計測方法および計測プログラムは、津波の発生の有無の計測、津波が発生した場合において津波の高さの計測、津波の進行速度の計測、津波の到着時刻の推測などに応用できる。また、津波だけでなく、海面異常として台風により生じた波の高さ、位置や到着時刻の計測にも適応できる。その他、高波、高潮や急潮等の海面異常の計測や、海岸の監視にも適応でき、海面以外の計測にも適用可能である。 The measurement system, measurement method, and measurement program of the present invention are applied to measure the presence or absence of a tsunami, measure the height of a tsunami when a tsunami occurs, measure the traveling speed of a tsunami, estimate the arrival time of a tsunami, and the like. it can. In addition to tsunamis, it can also be applied to measure the height, position, and arrival time of waves generated by typhoons as sea level abnormalities. In addition, it can be applied to the measurement of sea level abnormalities such as high waves, storm surges and rapid tides, and to the monitoring of coasts, and it can also be applied to measurements other than the sea level.
1 サーバー
2A,2B クライアント計算機
3A,3B カメラセット
4A,4B カメラ
5A,5B カメラ固定調節部
10 撮影手段
11 波抽出手段
12 波対応付け手段
13 三次元情報計算手段
14 海面異常有無判定手段
15 遠距離カメラシステムキャリブレーション手段
16 津波進行速度計算手段
17 津波規模推測手段
18 津波到着時刻推測手段
19 津波情報発信手段
20 記憶手段
21 霧影響軽減手段
22 雨影響軽減手段
23 二段式制御手段
1
Claims (5)
角度フィードバックに基づく機械制御と画像撮影と画像処理に基づく画像計測制御を有する機械制御と画像計測制御を融合した二段式制御手段であり、
前記機械制御が、角度センサーを用いた角度フィードバックに基づく機械制御により、撮影目標領域にある撮影目標の一部を各カメラとも撮影できるように各カメラの視線を概略的に調節し、
前記画像計測制御が、各カメラにより写真撮影を行い、各カメラから撮影した画像をフィードバックし、各カメラの視線の精密制御を行う
二段式制御手段を含む計測システム。 It is a measurement system that uses a shooting means that simultaneously shoots an image including the same shooting target area with multiple cameras installed at different points.
It is a two-stage control means that combines machine control based on angle feedback, image capture, and image measurement control based on image processing, and image measurement control.
The mechanical control roughly adjusts the line of sight of each camera so that each camera can shoot a part of the shooting target in the shooting target area by the mechanical control based on the angle feedback using the angle sensor.
A measurement system including a two-stage control means in which the image measurement control takes a picture with each camera, feeds back an image taken from each camera, and precisely controls the line of sight of each camera.
前記複数のカメラのうち1つを主カメラとし、他を副カメラとしたとき、撮影目標領域によりまず前記主カメラの視線角度を算出し、前記主カメラの視線角度の目標値とし、
前記主カメラと前記副カメラとの設置位置と撮影目標に基づき、三角測量の原理により前記副カメラの視線角度を算出し、前記副カメラの視線角度の目標値とする
ことを特徴とする請求項1記載の計測システム。 The image measurement control is
When one of the plurality of cameras is used as the main camera and the other is used as the secondary camera, the line-of-sight angle of the main camera is first calculated from the shooting target area and used as the target value of the line-of-sight angle of the main camera.
The claim is characterized in that the line-of-sight angle of the sub-camera is calculated by the principle of triangulation based on the installation position of the main camera and the sub-camera and the shooting target, and is set as the target value of the line-of-sight angle of the sub-camera. 1 The measurement system described.
前記カメラが姿勢調節可能に固定されるカメラ固定調節部のパンとチルトの角度を取得する角度センサーによる角度フィードバックと、カメラの写真撮影から計測対象物を抽出しカメラの姿勢を特定する画像フィードバックを有し、前記角度フィードバックを内フィードバック、前記画像フィードバックを外フィードバックとし、前記画像フィードバックは前記角度フィードバックを囲むダブルフィードバック構造を持つ
ことを特徴とする請求項1または2に記載の計測システム。 The image measurement control is
Angle feedback by an angle sensor that acquires the pan and tilt angles of the camera fixed adjustment unit where the camera is fixed so that the camera can be adjusted in posture, and image feedback that extracts the measurement object from the camera's photography and identifies the camera's posture. The measurement system according to claim 1 or 2, wherein the angle feedback is an internal feedback, the image feedback is an external feedback, and the image feedback has a double feedback structure surrounding the angle feedback.
角度センサーを用いた角度フィードバックに基づく機械制御により、撮影目標領域にある撮影目標の一部を各カメラとも撮影できるように各カメラの視線を概略的に調節すること、
各カメラにより写真撮影を行い、各カメラから撮影した画像をフィードバックし、各カメラの視線の精密制御を行うこと
を含む計測方法。 Taking images that include the same shooting target area at the same time with multiple cameras installed at different points,
By mechanical control based on angle feedback using an angle sensor, the line of sight of each camera can be roughly adjusted so that a part of the shooting target in the shooting target area can be shot by each camera.
A measurement method that includes taking a picture with each camera, feeding back the image taken from each camera, and precisely controlling the line of sight of each camera.
角度フィードバックに基づく機械制御と画像撮影と画像処理に基づく画像計測制御を有する機械制御と画像計測制御を融合した二段式制御手段であり、
前記機械制御が、角度センサーを用いた角度フィードバックに基づく機械制御により、撮影目標領域にある撮影目標の一部を各カメラとも撮影できるように各カメラの視線を概略的に調節し、
前記画像計測制御が、各カメラにより写真撮影を行い、各カメラから撮影した画像をフィードバックし、各カメラの視線の精密制御を行う
二段式制御手段
としてコンピュータを機能させる計測プログラム。 It is a measurement program that uses a shooting means to shoot an image including the same shooting target area at the same time by multiple cameras installed at different points.
It is a two-stage control means that combines machine control based on angle feedback, image capture, and image measurement control based on image processing, and image measurement control.
The mechanical control roughly adjusts the line of sight of each camera so that each camera can shoot a part of the shooting target in the shooting target area by the mechanical control based on the angle feedback using the angle sensor.
A measurement program in which the image measurement control functions as a two-stage control means for taking a picture with each camera, feeding back the image taken from each camera, and precisely controlling the line of sight of each camera.
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