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PhotoScan 1.4 カメラキャリブレーション

PhotoScan 1.4 からカメラの事前キャリブレーションデータの作成方法が変わりました

これまでは、PhotoScanをインストールする際に同時に追加される「レンズ」というキャリブレーションデータを作成するための専用アプリケーションを使って行っていました。

▽「レンズ」アプリ

▽「レンズ」アプリで作成したカメラ事前キャリブレーション結果

PhotoScan 1.4 からは、「レンズ」アプリはPhotoScanのプログラム内に組み込まれました

操作方法ですが、まずPhotoScanメニュ―バーの「ツール」＜「レンズ」＜「チェスボードを表示…」をクリックします。

するとパソコンの画面いっぱいにチェスボード（黒と白の細かいマス目）が表示されますので、これまで通り使用するカメラの画面一杯に少しずつ角度を変えながら３枚以上の写真を撮影します。手振れやピンボケ、撮影位置の失敗などを防ぐためにいくらか多い目に撮影しておきます。

▽チェスボード

これまでチェスボードのひとマスの大きさは使用するディスプレイの解像度に依存していましたが、新バージョンではマウスホイールで大きさを調整できるようになっています。気持ち的には少しでも細かく表示した方がより良い結果になる気がしますが、マニュアルによりますと１辺に１０マス以上あればキャリブレーションできるとの事ですので、あまり細かくし過ぎない方がよいかもしれません。ここで表示を細かくするよりは、できるだけ大きなディスプレイを使用するべきかと思います。

撮影した写真は、メニューバーの「ワークフロー」＜「写真を追加」からPhotoScanに取り込みます。

▽PhotoScan内に取り込まれたチェスボードを異なるアングルから撮影した写真

全ての写真を確認して、条件の良くない写真は削除しておきます。

メニューバーの「ツール」＜「レンズ」＜「レンズキャリブレーション」を実行します。

レンズキャリブレーションパラメータ画面が表示され、キャリブレーション可能な項目に自動的にチェックが入ります。

そのまま「OK」をクリックして、キャリブレーションを開始します。

ちなみにキャリブレーションパラメーターですが、

・f = 焦点距離

・Cx Cy = 光学中心の位置（主点座標）

・k1 - k4 = レンズの半径（放射）方向の歪み係数

※一般的にはキャリブレーションを行うのはk1, k2 二つの係数で十分ですが、広角レンズや歪みが大きい場合は３つめ、４つめの係数を使用する事があります。

・b1 - b2 = ピクセルせん断係数（スキューの歪み係数）

・p1 - p4 = レンズの円周（接線）方向の歪み係数

を表しているとの事です。

キャリブレーションが終了すると、マス目の交点に赤と青の印がつきます。

画面が小さいと分かり難いかもしれませんが、赤の印が抽出した交点を表し、青色の線が補正方向と大きさを表しています。大きさは２０倍で表示されています。白色の点は解析には使用されなかった点です。

なるべく画面いっぱいに赤と青の印が付く写真を使うのが望ましいです。

解析結果は、メニューバーの「ツール」＜「カメラキャリブレーション」をクリックすると表示される「カメラキャリブレーション画面」から確認できます。

▽カメラキャリブレーション画面

修正値タブにキャリブレーション結果が表示されています。

キャリブレーション結果を他のPhotoScanプロジェクトで使用するために右側の保存アイコン（フロッピーアイコン）をクリックして「xmlファイル」として保存します。

またこの結果をいつでも読み出せるようにPhotoScanプロジェクトファイルでも保存しておくとよいでしょう

これまでの「レンズ」アプリにあった歪み誤差やグラフは、カメラキャリブレーション画面のカメラグループを右クリックして表示されるオプションメニューのの「歪曲プロット…」から確認できます。

▽歪曲プロット

▽残差プロット

歪曲グラフ（半径方向歪曲と円周方向歪曲）

各プロット図とグラフは右側の保存アイコン（フロッピーアイコン）で画像として保存できます。

▽相関グラフ（各数値と誤差）

各数値はエクセルの操作と同様に左上のマスを選択（全選択）して「Ctrl＋C」でクリップボードにコピーできるようになりました

一応PhotoScanでも必要最低限のカメラキャリブレーション結果を作成することはできます。

ただし、PhotoScanで作成できるカメラキャリブレーションの結果は、PCのモニターを使用して行うなど実際の撮影環境とは大きく異なり、また撮影するアングル等の再現性を担保することも困難であることから、あくまでの暫定的な使用と理解しておく必要があります。

条件のよくないキャリブレーションデータを使用する事により、アライメント結果に悪影響を与えることがありますので注意が必要です。

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ライカ ScanStation P50 の測定レンジ

ライカの3次元レーザースキャナーScanStation PシリーズにP50が加わったのをご存知でしょうか。

最近では超小型レーザースキャナーBLK360で少し影を潜めている感がありますが、ライカScanStation Pシリーズは、タイムオブフライト・グリーンレーザーを搭載した名機と名高いC10の後継機種として2013年に発売されたP20、そして大幅な改良が施されてフルモデルチェンジといっても過言ではないP30/40シリーズが2015年に発売され早3年…筐体のデザインこそは変わりませんが、まだまだ業界ではトップクラスの高性能スキャナーです

オンボードアプリケーションをよりシンプルにして測定レンジを40mに制限したエントリーモデルのP16は別にしても、P30/40/50は測定レンジの違いによりシリーズ化されています。

仕様表によりますと、

P30…最大測定可能距離120m（反射率8%）とあります。

これはどういう事かと言いますと照射したレーザーの反射率が8%以上のものが約120m位まで計測できますよという事になります。

反射率8%…？物体の色や素材によって反射率が決められており、一般的には色が黒いと反射率は低くなりレーザースキャナーでは測定しづらくなるのです。よって8%という事は色で言うとほとんどの物が120mまでは測定可能という事になります。

反射率が高いものなど120m以上も当然計測できるのですが、フィルタリングしてデータを取得しないようになっています。

またこの120mモードでは計測スピードが最大の100万点/秒となります。

P40…P30の120mモードに加えて270mモード（反射率34%）が使用できます。

270mモードでは計測スピードは、最大で50万点/秒となります。

そしてP50…120mモード/270mモードに加えて

570mモード（反射率60%）-計測スピード＝最大25万点/秒

1kmオーバーモード（反射率80%）-計測スピード＝最大12.5万点/秒

の2つのモードが使用できるようになっています。

計測モードや反射率とか何の事？と思われている方もおられると思いますので、これがどの位の違いがあるのか実際に試してみました

120mモードの計測データ（スキャン時間3分30秒）

設置した機械の視点からある方向を見ています。

ちなみに全て計測範囲はフルドーム（360°×290°）で計測密度は3.1mm/10mとしています。

こちらが270mモードの計測データ（スキャン時間6分47秒）

先ほどのデータには写っていなかった、神戸メリケンパークのシンボルであるポートタワーやカワサキワールドが見えてきました。

そしてこれが570mモードの計測データ（スキャン時間13分30秒）

ホテルオークラやノートルダム神戸がはっきり見えています。

最後に1kmオーバーモードの計測データ（スキャン時間26分59秒）

…むむむ、570mモードとほとんど変わっていませんか？違いはホテルや結婚式場がよりはっきり計測できているのとポートタワーの横に遠くの高層マンションが写っている位でしょうか。

120mモード

今度は計測データを真上から見た画像です。機械は画面中央に設置しています。

計測データの色は分かりやすくするために写真カラー表示から反射強度カラー表示に変更しています（反射強度カラーは、赤から青のレインボーグラデーションで赤になるほど反射強度が低く、青になるほど高いことを表しています）。

画面内の測定値は一番遠いと思われる部分と機械との距離を表示しています。

270mモード

ポートタワーやカワサキワールド、反対側にはオリエンタルホテルも見えています。

これが５７０ｍモード

一気に視界が広がりました…これがP40とP50の違いと言ってもよいかと思います。小さくて見えにくいかもしれませんが、しっかり560mくらい先の建物が計測できています。

最後に1kmオーバーモード

計測スピードは遅くなりますが、明らかに570mモード時よりも遠くの建物が計測できています。

1kmオーバーモードの近距離のデータ

計測距離だけではありません。レーザースキャナーでの計測は苦手なメッシュ構造の建物や構造物のエッジ（角部分）も非常に正確に表現されています。

570mモードのデータ

300m以上離れた構造物も正確に表現されており、ノイズも非常に少ない印象です。

これまで実質500m以上の測定レンジを持った機械はRIEGLE社くらいしかほとんど選択肢がなく、価格も高額なため諦めていた方もおられると思いますが、P50の登場でライカ社ScanStationも長距離スキャナーとして十分選択肢に入るのではないかと思います。

また、うれしいことにP30/40ユーザー様は有料にはなりますが、あとからP50にアップグレードする事ができます。

ライカ ScanStation P50　お勧めです

DJI 飛行制限（No-Fly Zone）の解除

4月2日付にて航空法に基づく無人航空機の飛行許可・承認手続きがインターネット上で行えるようになりました

オンラインサービスの利用により、申請者の方は場所や時間を選ばず申請が可能となるほか、質問に答えていくと申請書が自動で作成されるため、簡単にかつ確実に申請ができスムーズに手続が進むなど多くの利点があるとの事です。

空港周辺の飛行禁止区域で無人航空機を飛行させる場合は、航空法に基づき国交省から飛行許可を取得する必要がありますが、DJI製の機体ではそれだけでは飛行できない場合があります。

DJI製の機体には、DJI社が独自の判断による飛行制限区域（No-Fly Zone）を設けており、そのエリア内では飛行させる事ができないよう機体にプログラミングされています。

飛行制限区域は、国内全ての空港や皇居、国会議事堂などが含まれています。

場所と範囲の詳細につきましては、下記DJIホームページのサポートページ-安全飛行-飛行制限の解除ページで確認できます。

https://www.dji.com/jp/flysafe/custom-unlock

▽関東周辺の飛行制限区域と制限範囲（各円の大きさが飛行禁止範囲を表しています）

この制限区域内で飛行させる場合は、国交省の許可証を取得することに加えて、機体のロックを解除しなければ飛行させることはできません。

飛行制限区域の解除は、同じく上記の解除ページからインターネット上で申請します。

申請に必要なものは、

①飛行させる機体のフライトコントローラー番号（※機体のシリアルナンバーではありません）

▽フライトコントローラー番号は、DJI GOアプリの一般設定画面-説明ページで確認できます。

②国交省から発行された許可証の写し

③運転免許証やパスポート、マイナンバーカードなど顔写真入りの身分証明書類の写し

です。

申請が完了したらDJIからライセンスを発行した旨のメールが届きますので、一度インターネット環境下で機体とプロポ、携帯端末を接続して電源を入れます。※機体ファームウェア、アプリは最新のバージョンでなければなりません。また現時点ではアンドロイド端末のDJI GOアプリは未対応の可能性がありますので、その場合はiOS端末を使用して下さい。またこれは未確認ですが、使用するDJI GOアプリは、登録を行った際のメールアドレスを使用したアカウントでログインする必要があると思います。

Fly Safe Databeseのアップデートを促された場合は、指示に従ってアップデートします。

※アップデートが促されない場合もありますので、その場合はアプリを起動して次へ進んでください。

DJI GOの一般設定から「Unlocking License」をタップします。

申請したアカウントで機体ごとのライセンスが全て表示されます。

※もし申請したライセンスが表示されない場合は、画面下の「Sync」をタップしてDJIサーバーに同期して下さい。

▽ライセンスを選択すると申請内容の詳細情報（解除期間と場所、解除範囲など）が確認できます。

前に画面に戻って、「Import to Aircraft」をタップしてライセンス情報を機体にインポートします。

飛行当日までにここまでをやっておけばあとは現場で仮にインターネット環境がない場合でも解除ができます。

※逆にここまでの作業は、インターネット環境がないと設定できませんので必ず事前に行っておく方が良いと思います。

▽飛行場所でのロック解除前の画面

ロックを解除しないとプロペラは回りません。

図の赤色の円の範囲がDJIの飛行制限区域です。

この時点ではまだロックは解除していませんが、ライセンスを取得しているため解除後の飛行範囲が緑色の円で表示されています。

「Unlocking License List」から「Aircraft」タブを選択して、該当ラインセンス右端のロックをタップして解除します。

全てにチェックを入れて最後に「Yes」をタップします。

飛行制限が解除されました。

ようやく飛行できます…

実際の飛行は未確認ですが、自立飛行アプリのDJI GS PROにも同じような解除機能があるので同様に解除をすることで飛行できるようになるのではないかと思われます。

制限区域での飛行が終了したらロックを戻しておくようにして下さい。

※ロック解除中は、解除エリア内のみ飛行ができるようになっています。ロックの入り切はライセンスを持っているアカウントでログインしたDJI GOアプリでしかできないと思われるため、企業など同じ機体を複数の人が使用する場合などは注意が必要です。

一見面倒な作業と思われるかもしれませんが、いくら法律で規制したとしてもやろうと思えば無許可で飛行させることは可能なため、このようなDJI社独自の自主的な規制は大変すばらしい事だと思います。

※注意　本内容は2018年4月21日時点のものです。内容は日々変わっていくと思いますので必ず最新の情報をご確認下さい。

ライカ　3Dレーザースキャナー「Leica BLK360」販売開始

3Dレーザースキャナー「BLK360」を4月1日より日本国内販売を開始いたします。世界で一番小さく、軽い　手のひらサイズのスキャニングシステム、高さ165ｍｍ、直径100㎜、重さはわずか1Kg、最大測定可能距離60m、36万点/秒、レーザークラス1、360°スキャニング時間3分、FLIRの赤外線カメラまで標準搭載。標準セットが260万円（税別）になります。特設サイトにて、ご注文・見積依頼を承ります。

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