JP3156646B2 - 検索型景観ラベリング装置およびシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ等の景観画
像入力機器を用いて利用者が撮影した画像に対してその
画像中の各部分領域に関する地理的な情報を画像表示装
置に重畳表示したり音声案内等して利用者に教示する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、利用者がいる周辺に関する地理的
情報を利用者に教示するシステムとして種々のナビゲー
ションシステムがあった。

【０００３】図１４は特開平８−２７３０００号に開示
されたナビゲーション装置の構成図である。この装置
は、車両の位置データと動きデータを入力すると、道路
地図データを参照して車両の位置を更新する位置更新部
７１と、地図データ等に基づいて表示用道路データおよ
び表示用背景データが発生させる表示用データ発生部７
２と、これらの表示用データに基づいて３次元動画像デ
ータを作成する３次元動画像データ作成部７３と、記憶
部７４を有し、ナビゲーション装置のユーザが目的地、
経由地を含む走行経路を事前に設定する場合に、地図画
面でなく実際に存在する道路に沿ったリアルな動画像表
示画面を見ながら経路を設定できる機能を有する。

【０００４】この装置によれば、ユーザは実際に在る経
路に沿って走行するときに、その経路に沿った動画像表
示（例えば、図１５）を見ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同装置
を用いる場合、最終的には人間が現実の風景とコンピュ
ータの世界での地理的情報とを肉眼で対応付けることに
よって、現実の風景の中のものが何であるかを認識しな
ければならない。つまり、利用者の眼前にある実際の建
物や道路や山が何であるかを、動画像表示されて地図中
の記号等を基にして人間が肉眼を頼りにして人間の脳を
無意識に働かせて対応付けの作業を行ってを理解しなけ
ればならない。街角等では、コンピュータでの地図と実
際の景観を見比べては方角を把握したり目印を見つけた
りしてその方向を注視し、その方向にある建物の特徴を
理解した上で再度地図を見てその建物が何であるかを理
解している。

【０００６】このため、何度もコンピュータ上の地図と
実風景を見比べて人間の方で対応付けする手間は省略で
きないという問題点がある。特に薄暗がりや夜間等は実
風景が見にくくて対応を取りにくい。

【０００７】本発明の目的は、コンピュータ上の地理的
情報と実風景の画像（以下、景観画像と呼ぶ。）中の各
部分とを対応付けて利用者に教示すると共に、ユーザが
検索したい情報を表示する検索型景観ラベル装置および
システムを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、コンピュータ
上の地図データを３次元データとして予め作成してお
き、画像（ＣＧ画像と区別するため以降景観画像と呼
ぶ）が入力されるときの位置とカメラの角度と焦点距離
と画像サイズを撮影時に取得し、コンピュータ上の３次
元地図空間内で実風景撮影時の位置とカメラの角度と焦
点距離から眺望した場合のコンピュータグラフィックス
（以下、ＣＧとする。）画像内での地理的情報を取得
し、その地理的情報を、実風景である景観画像に重畳表
示することで対応付けを実現するものである。この地理
的情報とは画像での、構造物等の名称またはその属性情
報であり、属性情報とはその構造物に関するあらゆる属
性（例えば輪郭、色等）についての情報を意味する。こ
の明細書の中でも構造物という言葉を人工の構造物以外
に、山や川や海等の天然の地形も含めて地図ＤＢでの何
らかの地理的構造を有するデータ全ての意味で用いるこ
ととする。地理的情報の取得にあたっては、カメラ位
置、カメラ角、焦点距離、画像サイズを基に景観画像を
求め、複数画像の構造物を求める。その構造物が写って
いるはずの景観画像の位置（以下、付与位置と称す）を
求めて、構造物の名称または属性情報を重畳表示する。

【０００９】さらに、景観画像での構造物とＣＧ画像で
の構造物との対応付けの精度をさらに上げるためには、
景観画像の各部分領域に対して先に獲得した構造物をパ
ターンマッチングにより対応付ける。獲得した構造物を
基にしてＣＧ画像を作成し、景観画像の前記部分領域に
対してパターンマッチングによりＣＧ画像中の部分領域
を対応付け、対応付けられた部分領域のもととなった構
造物を求める。

【００１０】ここで、ＣＧ画像の作成法の一例について
述べる。先に取得したカメラ位置とカメラ角度と焦点距
離と画像サイズを基に３次元地図ＤＢにアクセスして、
３次元地図空間内での視野空間を求める。視野空間中の
構造物を求め、カメラ画面を投影面として、各構造物の
立体データをこの投影面に３次元投影変換する。さらに
各構造物の投影図形を構成する線データのうち、他の構
造物に隠れて見えない線データを法線ベクトル法等の手
法を用いて隠線消去する。隠線消去して残った線データ
を基にして、ＣＧ画像を領域分割する。３次元地図ＤＢ
を利用しているため、各領域毎にその領域のもととなる
構造物の名称を対応付けできる。

【００１１】そうして、パターンマッチングにより景観
画像の各部分領域に対応付けられたＣＧ画像の部分領域
の構造物名称を抽出する。抽出した構造物名称を重畳す
べき実風景画像の位置座標を、３次元地図空間中での構
造物の位置座標を先の投影面に３次元投影変換して求め
る。抽出した構造物名称を重畳すべき実風景画像の位置
座標からラベル情報を作成する。ラベル情報を基に実風
景である景観画像に構造物名称を重畳して、視覚機器に
表示する。

【００１２】本発明ではさらに、検索情報入力手段を設
け、ユーザが景観画像中で検索したいと望む情報をユー
ザが入力すると、これを検索情報として受け取り、制御
手段に渡す。検索情報の例としては、飲食店、銀行等の
構造物の所有者の業務種別や、○○町や何丁目何番地と
いった土地の区割り情報や、何メートル以上の高さの物
体かといった高さ情報等がありえる。検索情報は、地図
情報に関する情報であれば何でもよい。制御手段は地図
情報管理手段に対して検索情報を渡す。地図情報管理手
段は、受け取った検索情報に適合する属性情報を有する
構造物を抽出し、検索情報およびそれに適合する属性情
報からなる検索結果情報を作成して制御手段に渡す。

【００１３】制御手段は、通常の手順のラベル情報作成
手段に各種情報を渡す際に、検索結果情報も渡す。ラベ
ル情報作成手段では、通常の手順で構造物の名称または
その属性情報とその付与位置を求めた後、各構造物が検
索結果情報中に含まれるか否かを確認する。ある構造物
が検索結果情報中にあれば、ラベル情報中にその構造物
が検索結果であることを表す情報を追加する。構造物の
名称またはその属性情報とその付与位置に続けて、例え
ば、検索結果フラグを追加する。こうして作成されたラ
ベル情報を制御手段に渡す。制御手段はラベル情報出力
手段にラベル情報を渡すと、ラベル情報出力手段ではラ
ベル情報中の検索結果フラグが“１”である項目につい
ては、視覚機器でユーザに検索結果であることがわかる
ように（例えば、描画色を特定の色に変更する等）して
視覚機器に表示する。

【００１４】また、検索情報として景観画像中に見えな
いもの（他の構造物の陰に隠れているもの）の検出が指
定可能に検索情報入力手段を構成してもよい。その場合
は、ラベル情報作成時に隠面にある検索結果である構造
物の名称および輪郭とその付与位置の検索結果識別・隠
面フラグでラベル情報を構成する。ラベル情報出力手段
では、隠面にある検索結果の構造物の輪郭を特定の描画
色でスケルトン表示する。

【００１５】本発明の検索型景観ラベリング装置は、画
像を取得する画像取得手段と、画像取得時のカメラ位置
を取得する位置情報取得手段と、画像を取得したときの
カメラ角と焦点距離と画像サイズを取得するカメラ属性
情報取得手段と、ユーザが画像中で検索したい情報を示
す検索情報を入力する検索情報入力手段と、地図情報を
管理し、取得したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画
像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間を求め、そ
の視野空間中に存在する構造物を獲得し、また、前記検
索情報を受け取ると、該検索情報に適合する属性情報を
有する構造物を抽出し、検索情報と前記属性情報からな
る検索結果情報を作成する地図情報管理手段と、前記構
造物の名称またはその属性情報および付与位置を含むラ
ベル情報を作成し、前記検索結果情報中にある構造物に
ついては前記ラベル情報中にその構造物が検索結果であ
ることを示す検索結果識別情報を追加するラベル情報作
成手段と、取得したラベル情報中の付与位置の情報に対
応する画像中の位置に構造物の名称またはその属性情報
を重畳し、重畳された画像を視覚機器に表示し、その際
前記ラベル情報中の検索結果識別情報が付加されている
項目については、ユーザが検索結果であることがわかる
ように表示する情報出力手段と、上記各手段を制御する
制御手段を有する。

【００１６】本発明の他の検索型景観ラベリング装置
は、画像を取得する画像取得手段と、画像取得時のカメ
ラ位置を取得する位置情報取得手段と、画像取得時のカ
メラ角と焦点距離と画像サイズを取得するカメラ属性情
報取得手段と、取得した画像を複数の部分領域に分割す
る画像処理手段と、ユーザが画像中で検索したい情報を
示す検索情報を入力する検索情報入力手段と、地図情報
を管理し、取得したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と
画像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間を求め、
その視野空間中に存在する構造物を獲得し、また、前記
検索情報を受け取ると、該検索情報に適合する属性情報
を有する構造物を抽出し、検索情報と前記属性情報から
なる検索結果情報を作成する地図情報管理手段と、前記
画像の前記部分領域に対して前記獲得した構造物を対応
付け、対応付けられた前記構造物の名称または属性情報
および付与位置を含むラベル情報を作成し、前記検索結
果情報中にある構造物については前記ラベル情報中にそ
の構造物が検索結果であることを示す検索結果識別情報
を追加するラベル情報作成手段と、前記ラベル情報中の
構造物の名称またはその属性情報を画像中の付与位置に
対応する位置に重畳し、重畳された画像を視覚機器に表
示し、その際前記ラベル情報中の検索結果識別情報が付
加されている項目については、ユーザが検索結果である
ことがわかるように表示するラベル情報出力手段と、前
記各手段を制御する制御手段を有する。

【００１７】本発明の検索型景観ラベリングシステム
は、景観ラベリング端末と景観ラベリングセンターから
なり、前記景観ラベリング端末は、画像を取得する画像
取得手段と、画像取得時のカメラ位置を取得する位置情
報取得手段と、画像取得時のカメラ角と焦点距離と画像
サイズを取得するカメラ属性情報取得手段と、取得した
画像を複数の部分領域に分割する画像処理手段と、ユー
ザが検索したい情報を示す検索情報を入力する検索情報
入力手段と、前記画像の領域分割に関する情報と、前記
カメラ位置と前記カメラ角と前記焦点距離と前記画像サ
イズとを通信網を介して前記景観ラベリングセンターに
送信し、前記景観ラベリングセンターからラベル情報を
受信する通信制御手段と、前記ラベル情報中の構造物の
名称またはその属性情報を画像中の付与位置に対応する
位置に重畳し、重畳された画像を視覚機器に表示し、そ
の際、前記ラベル情報中の検索結果識別情報から付加さ
れている項目については、ユーザが検索結果であること
がわかるように表示するラベル情報出力手段と、上記各
手段を制御する端末制御手段を有し、前記景観ラベリン
グセンターは、前記通信網を介して前記景観ラベリング
端末から前記画像の領域分割に関する情報と前記カメラ
位置と前記カメラ角と前記焦点距離と前記画像サイズと
を受信し、前記景観ラベリング端末に前記ラベル情報を
送信する通信制御手段と、地図情報を管理し、受信した
カメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを基に地
図情報空間の中で視野空間を求め、その視野空間中に存
在する構造物を獲得し、また前記検索情報を受け取る
と、該検索情報に適合する属性情報を有する構造物を抽
出し、検索情報と前記属性情報からなる検索結果情報を
作成する地図情報管理手段と、前記画像の前記部分領域
に対して前記獲得した構造物を対応付け、対応付けられ
た前記構造物の名称または属性情報および付与位置を含
む前記ラベル情報を作成し、前記検索結果情報中にある
構造物については、前記ラベル情報中にその構造物が検
索結果であることを示す検索結果識別情報を追加するラ
ベル情報作成手段と、前記各手段を制御するセンター制
御手段を有する。

【００１８】本発明の実施態様によれば、ラベル情報作
成手段は、検索結果情報中の、ユーザが検索情報で指定
した情報が画像中に見えない構造物については構造物の
名称または属性情報、構造物の輪郭および付与位置の座
標と検索結果識別・隠面情報をラベル情報に追加し、前
記ラベル情報出力手段は前記ラベル情報中の検索結果識
別・隠面情報が付加されている構造物の輪郭を特定の描
画色でスケルトン表示する。

【００１９】本発明の実施態様によれば、ラベル情報作
成手段は、獲得した構造物を基にしてコンピュータグラ
フィックス画像であるＣＧ画像を作成し、前記画像の前
記部分領域をパターンマッチングにより前記ＣＧ画像中
の部分領域に対応付け、対応付けられた部分領域の構造
物を求め、その構造物の名称または属性情報および付与
位置を含むラベル情報を作成する。

【００２０】本発明の実施態様によれば、ラベル情報作
成手段は、獲得した構造物をカメラ画面に３次元投影変
換し、視点から見えない構造物を消去してＣＧ画像を作
成し、ＣＧ画像中の部分領域の輪郭線によってＣＧ画像
を部分領域に分割し、前記画像の前記部分領域と前記Ｃ
Ｇ画像の前記部分領域とをパターンマッチングにより対
応付け、画像の部分領域に対して対応付けられたＣＧ画
像の部分領域の基となった構造物を求め、その構造物の
名称または属性情報および付与位置を含むラベル情報を
作成する。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２２】図１は本発明の第１の実施形態の検索型景
観ラベリング装置の構成図である。

【００２３】本実施形態の検索型景観ラベリング装置
は、画像を取得する、例えばディジタルカメラである画
像取得部１と、画像を取得する際のカメラ位置を取得す
る、例えばＧＰＳ受信機である位置情報取得部２と、画
像を取得する際にカメラ角と焦点距離と画像サイズを取
得する、例えばディジタルカメラに取り付けられた３次
元電子コンパスであるカメラ属性情報取得部３と、ユー
ザが画像中で検索したい情報（検索情報）を入力する検
索情報入力部４と、地図情報を管理し、取得したカメラ
位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを基に地図情報
空間の中で視野空間を求め、その視野空間中に存在する
構造物を獲得し、また検索情報を受け取ると、該検索情
報に適合する属性情報を有する構造物を抽出し、構造物
と属性情報からなる検索結果情報を作成する、例えば地
図ＤＢ管理プログラムである地図情報管理部６と、構造
物の名称または輪郭および付与位置を含むラベル情報を
作成し、検索結果情報中にある構造物についてはラベル
情報中の、その構造物が検索結果であることを示す検索
結果フラグを“１”にし、さらに検索結果情報中の、他
の構造物に隠れて画像中に見えない構造物については構
造物の名称または属性情報、構造物の輪郭および付与位
置の座標を含み、検索結果フラグと陰面フラグが共に
“１”のラベル情報を作成するラベル情報作成部７Ａ
と、取得したラベル情報中の付与位置の情報に対応する
画像中の位置に地図情報の名称また輪郭を重畳し、重畳
された画像を視覚機器（不図示）表示し、その際ラベル
情報中の検索結果フラグが“１”の項目についてはユー
ザが検索結果であることがわかるように描画色を特定の
色に変更して視覚機器に表示し、また隠面フラグが
“１”の構造物についてはその輪郭を特定の描画色でス
ケルトン表示するラベル情報出力部８Ａと、各部１〜８
Ａを制御する制御部９で構成されている。

【００２４】図２は本発明の第２の実施形態の検索型景
観ラベリング装置の構成図、図３は図２の景観ラベリン
グ装置の処理の流れ図である。

【００２５】本実施形態の景観ラベリング装置は、景観
画像を取得する、例えばディジタルカメラである画像取
得部１と、画像を取得する際のカメラ位置を取得する、
例えばＧＰＳ受信機である位置情報取得部２と、同じく
画像を取得する際にカメラ角と焦点距離と画像サイズを
取得する、例えばディジタルカメラに取り付けられた３
次元電子コンパスであるカメラ属性情報取得部３と、ユ
ーザが画像中で検索したい情報（検索情報）を示す検索
情報を入力する検索情報入力部４と、取得した画像を複
数の部分領域に分割する画像処理部５と、地理情報を管
理し、取得したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像
サイズを基に地図情報空間の中で視野空間を求め、その
視野空間中に存在する構造物を獲得し、検索情報を受け
取ると、該検索情報に適合する属性情報を有する構造物
を抽出し、検索情報と属性情報からなる検索結果情報を
作成する地図情報管理部６と、画像の前記部分領域に対
して獲得した構造物をパターンマッチングにより対応付
け、対応付けられた構造物の名称または属性情報および
付与位置を含むラベル情報を作成し、検索結果情報中に
ある構造物についてはラベル情報中の、その構造物が検
索結果であることを示す検索結果フラグを“１”にする
ラベル情報作成部７Ｂと、生成されたラベル情報中の構
造物の名称または属性情報を画像中の付与位置に対応す
る位置に重畳し、重畳された画像を視覚機器に表示し、
その際ラベル情報中の検索結果フラグが“１”の項目に
ついては、ユーザが検索結果であることがわかるように
描画色を特定の色に変更して表示し、また隠面フラグが
“１”の構造物についてはその輪郭を特定の描画色でス
ケルトン表示するラベル情報出力部８Ｂと、上記各部１
〜８Ｂを制御する制御部９Ｂで構成されている。

【００２６】次に、本実施形態の動作を図３により詳細
に説明する。

【００２７】まず、ユーザが画像中で検索したい情報を
示す検索情報を入力する（ステップ２０）。次に、制御
部９Ｂが景観画像に関する情報を取得するために、位置
情報取得部２、カメラ属性情報取得部３、画像取得部１
に対して処理開始コマンドを送る。位置情報取得部２
は、制御部９Ｂから命令を受けてＧＰＳ受信機等により
位置情報（カメラ位置）を毎秒収集し、制御部９Ｂに渡
す（ステップ２１）。ここで、時間間隔は秒単位に限ら
ずどのようにとってもよい。カメラ属性情報取得部３
は、制御部９Ｂの命令を受けて画像撮影時のカメラ等景
観画像記録装置のカメラ角を水平角と仰角の組で取得し
（ステップ２２）、同時にズーム機能を有する景観画像
装置であれば焦点距離を取得する（ステップ２３）。画
像取得部１は、制御部９Ｂから命令を受けて毎秒の景観
画像を取得し、制御部９Ｂに渡す（ステップ２４）。画
像サイズは景観画像装置毎に固定なので、制御部９Ｂが
画像サイズ情報を保持しておく。制御部９Ｂは収集した
情報を景観画像ファイルとして保持する。

【００２８】図４は、景観画像ファイルのデータ構造の
ファイル形式を示す。景観画像ファイルはヘッダ情報と
画像データを持つ。ヘッダ情報としては、位置情報、カ
メラ角情報、焦点距離、時刻情報、画像ファイルの画像
サイズ、タイプおよびサイズを持つ。位置情報として、
東経、北緯、標高の各データ（例えば、東経１３７度５
５分１０秒、北緯３４度３４分３０秒、標高１０１ｍ３
３ｃｍ等）を有する。カメラ角として、水平角と仰角の
各データ（例えば、水平角右回り２５４度、仰角１５度
等）を有する。焦点距離データは、画像撮影時のカメラ
レンズの焦点距離（例えば２８ｍｍ等）である。時刻情
報として、撮影時の時刻（例えば、日本時間１９９７年
１月３１日１５時６分１７秒等）を持つ。画像ファイル
の画像サイズとして、縦横の画素サイズ（例えば、６４
０×４８０等）を持つ。同じくファイルタイプ（ＴＩＦ
Ｅ形式、８ビットカラー等）を持つ。同じくファイルの
バイト数（３０７．２ＫＢ等）を持つ。画像データその
ものを例えばバイナリー形式で持つ。

【００２９】制御部９Ｂは景観画像ファイルを格納する
と、画像処理部５に対して、景観画像から輪郭線を抽出
し、景観画像を複数の領域に分割するように命令する。
画像処理部５では、大まかに言えば景観画像内の濃度差
を基に微分処理を行って輪郭線を抽出し（ステップ２
５）、その輪郭線を境界としたラベリングを行うことに
よって領域分割する（ステップ２６）。なお、ここで用
いたラベリングという技術用語は画像の領域分割におい
て用いられる技術用語であって、本発明の名称である景
観ラベリングとは異なるものである。手順としてはま
ず、画像の白黒濃淡画像に変換する。輪郭は明るさの急
変する部分であるから、微分処理を行って微分値がしき
い値より大きい部分を求めることで輪郭線の抽出を行
う。このとき輪郭線の線幅は１画素であり、輪郭線は連
結しているようにする。そのために細線化処理を行っ
て、線幅１画素の連結した線を得る。ここで微分処理、
細線化処理は従来からある手法を用いれば十分である。

【００３０】得られた輪郭線を領域の輪郭線と考え、輪
郭線により構成される領域に番号をつける操作を行う。
その番号の中で最大の数が領域の数となり、領域中の画
素数がその領域の面積を表す。景観画像を複数の部分領
域に分割した例を図９に示す。なお、領域間の類似度
（近さ）の尺度を導入し、性質が似ている複数の領域を
一つの領域にまとめていくクラスタ化処理を行ってもよ
い。既存方法のどのようなクラスタ化方法によってもよ
い。

【００３１】制御部９Ｂは景観画像の領域分割処理を完
了させると、地図情報管理部５に対して景観画像ファイ
ルのヘッダ情報を渡して視野空間の算出処理を行う処理
要求を出し、地図情報管理部６は地図ＤＢをアクセスす
る（ステップ２７）。地図情報管理部６の例としては、
地図データベースプログラムがある。地図情報管理部６
は３次元地図データを管理している。２次元地図データ
でもよいが、その場合は高さ情報がないために実風景へ
のラベリングの付与位置の精度が劣る。なお、２次元地
図データを基にする場合は、高さ情報を補って処理す
る。例えば、家屋の２次元データである場合に、家屋が
何階建てかを表す階数情報があれば、階数に一定数を掛
けてその家屋の高さを推定し、２次元データと推定して
求めた高さ情報を基に３次元データを作成する。階数情
報がない場合でも、家屋図形の面積に応じて一定数の高
さを割り振る等して高さ情報を推定することができ、同
様に推定高さ情報をもとに３次元データを作成する。こ
うして３次元データを作成して処理を進める。

【００３２】３次元地図データの例を図５に示す。図５
（１）に２次元で表現した地図情報空間を示し、図５
（２）に３次元で表現した地図情報空間を示す。この３
次元地図情報空間に対して、地図情報管理部６では制御
部９Ｂの命令を受けて景観画像ファイルのヘッダ情報を
基に視野空間を算出する（ステップ２８）。図６に視野
空間の計算例を示す。まず、水平方向をＸＹ軸が張り、
垂直方向にＺ軸が張るものとする。景観画像ファイルの
ヘッダ情報中の位置情報から、視点Ｅの位置を３次元地
図情報空間の中で設定する。例えば、東経１３７度５５
分１９秒、北緯３４度３４分３０秒、標高１０１ｍ３３
ｃｍであれば、それに対応する地図メッシュ番号中の対
応する座標を設定する。同じくヘッダ情報中のカメラ角
情報中の水平角と仰角を基にカメラ角方向を設定する。
カメラ角方法を表す直線上に視点Ｅから焦点距離分進ん
だ点に焦点Ｆをとる。視線方向ベクトルはその直線上で
視点Ｅからでる長さ１の単位ベクトルである。景観画像
ファイルの画像サイズで横方向のサイズからカメラ画面
のＸ軸での幅ｘを設定し、縦方向のサイズからＹ軸での
幅ｙを設定する。横ｘ縦ｙの平面は視線方向ベクトルに
対してカメラ角方向に垂直で、かつ焦点Ｆを含むように
設定される。視点Ｅの座標からカメラ画面の４隅の点と
を結ぶ直線を各々求め、視点Ｅから延びる４本の半直線
が作る３次元空間を視野空間とする。図７に、３次元地
図空間での視野空間の例を示す。３次元地図空間をＸＺ
平面から眺めたものである。図７中で斜線で囲まれた部
分が視野空間に属する空間の、ＸＹ平面での断面図であ
る。図７の例では、視野空間の中のビルや山が含まれて
いる。

【００３３】さらに、地図情報管理部６では、求めた視
野空間の中に存在する構造物を求める。構造物毎に、構
造物を表す立体を構成する各頂点が、視野空間の内部領
域に存在するか否かを計算する。通常２次元地図空間は
一定サイズの２次元メッシュで区切られている。３次元
地図空間のメッシュの切り方としては、縦横の２次元方
向のメッシュに加えて高さ方向にも一定間隔でメッシュ
を切っていく。空間を直方体の単位空間で区切ることに
なる。まず、直方体の単位空間毎視野空間との重なり部
分の有無を調べ、重なり部分がある３次元単位地図空間
の番号を求める。ここでいう３次元単位地図空間の番号
とは、いわゆるメッシュ番号と同様のものである。重な
りを持つ３次元単位地図空間内にある構造物に対して、
視野空間と重なり部分の有無を調べる。構造物を構成す
る頂点の座標と視点の座標とを結ぶ直線を求め、その直
線が図８のカメラ画面に対して交点を持つならば視野空
間内にある。構造物を構成する複数の頂点のうち、一つ
の頂点でもこの条件を満たせば、その構造物は視野空間
と重なり部分を持つものとする。

【００３４】また、地図情報管理部６は、制御部９Ａか
ら検索情報を受け取ると、該検索情報に適合する属性情
報を有する構造物を抽出し、検索情報と属性情報からな
る検索結果情報を作成する（ステップ２９）。

【００３５】構造物が視野空間の内部に含まれるか、ま
たはその一部が含まれる場合、カメラ画面を投影面とし
て、各構造物をこの投影面に３次元投影変換する処理に
入る（ステップ３０）。ここで、図８に示すように、点
Ｐを次式（１）を基にして視点Ｅを基にした座標系で表
現し直した後、点Ｐをカメラ画面に投影して交点Ｑを求
める。

【００３６】

【数１】 ここで、 点Ｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ）：構造物を構成する頂点の座標 点Ｅ＝（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）：視点の座標 ベクトルＬ＝（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）：支線方向ベクトル
（単位ベクトル） 点Ｐ’＝（ｘ’，ｙ’，ｚ’）：点Ｐの視点Ｅを基にし
て表現した場合の座標 ｒ＝（ｌｘ² ＋ｌｙ² ）^1/2 交点Ｑ＝（ｘ，ｙ）：点Ｐのカメラ画面への投影点 ｔは焦点距離 ３次元投影変換にあたっては、まず各構造物毎にその頂
点が張る面を求める。例えば、直方体で表現される構造
物ならば、６つの面が求まる。各面をカメラ画面に投影
変換する際に、投影領域に含まれるカメラ画面上の各画
素に対し、視点とその面上の対応点との距離を計算して
奥行き値（Ｚ値）としてメモリに格納する。各構造物の
各面毎に、カメラ画面上の各画素に対する奥行き値（Ｚ
値）を計算し、メモリに格納する。なお（式）１中の
ｚ’は視点からの奥行き値（Ｚ値）を表す。

【００３７】カメラ画面に３次元投影変換された構造物
のうちには、視点から見える構造物と見えない構造物が
ある。その中で視点から見える構造物のみを求め、視点
から反対側にある面や他の構造物に遮られている面を求
める必要がある。そこで、隠面処理を行う（ステップ３
１）。隠面処理の方法には、いろいろあるが、例えばＺ
バッファ法を用いる。他のスキャンライン法、光線追跡
法でもよい。

【００３８】カメラ画面上の画素を任意にとって、その
画素に対して最も小さい奥行き値をとる面を求める。こ
のように各構造物の各面について順次処理を続けていく
と、カメラ画面上の各画素毎に視点に最も近い面が残さ
れる。カメラ画面上の各画素毎に視点に最も近い面が決
定され、また視点に最も近い面が共通するカメラ画面上
画素は一般的に領域を構成するので、カメラ画面では、
共通の面を最も近い面とする画素からなる領域が複数で
きる。こうして求まった領域が、視点から見える構造物
の部分領域を３次元投影変換した結果の領域である。視
点から反対側にある面や他の構造物に遮られている面は
消去されている。

【００３９】こうしてできた領域がＣＧ画像領域を形成
する（ステップ３２）。

【００４０】ＣＧ画像領域を構成する２次元図形の頂点
座標に対して、投影変換前の３次元座標を求め、両者の
対応関係をリンク情報としてメモリに格納する。リンク
情報を基にして、その２次元領域がどの構造物の投影図
かということを求めること等に用いる。

【００４１】隠線消去して残った線データを基にして、
ＣＧ画像を領域分割する。３次元地図ＤＢを利用してい
るため、各領域毎にその領域の基となる構造物の名称を
対応付けできる。ＣＧ画像の分割された領域に順番に番
号を付けていく。ＣＧ画像を複数の部分領域に分割した
例を図１０に示す。

【００４２】ＣＧ画像の領域分割処理が完了したら、制
御部９Ｂはラベル情報作成部７Ｂに対して、ＣＧ画像の
分割領域と景観画像の分割領域の対応付けを行うように
命令する。ラベル情報作成部７Ｂでは、テンプレートマ
ッチングによりＣＧ画像の分割領域と景観画像の分割領
域の対応付けを行う（ステップ３３、図１１参照）。

【００４３】景観画像の分割領域のうち、番号の若い領
域（例えば、１番）から順にＣＧ画像の分割領域と対応
付けしていく。対応付けに当たっては、従来からあるマ
ッチング方法のうちのどれをとってもよいが、ここでは
単純なテンプレートマッチング法をとる。つまり、比較
する２つの領域を重ね合わせ、重なり合う部分の比率
が、しきい値として決めた一定の比率以上にある場合に
同一の構造物に関する領域として対応付けることとす
る。例えば、景観画像の分割領域１番目のＲ１に関し
て、その領域内にある各画素の座標値を（Ａ，Ｂ）とす
る。座標（Ａ，Ｂ）での画素の値は、領域の内部ゆえに
１である。ＣＧ画像の１番目の分割領域Ｓ１において、
座標（Ａ，Ｂ）が領域Ｓ１内ならば画素値１であり重な
るが、Ｓ１の外ならば画素値０であり重ならない。こう
して座標（Ａ，Ｂ）での重なり係数Ｋ（Ａ，Ｂ）とし
て、重なる場合１、重ならない場合０で決まる。座標
（Ａ，Ｂ）を領域Ｒ１内で動かして、重なり係数Ｋ
（Ａ，Ｂ）を求める。そして、領域Ｒ１内で動かした座
標（Ａ，Ｂ）の数Ｎ１に対して、重なり係数Ｋ（Ａ，
Ｂ）が１であった座標の数Ｎ２を求めて、Ｎ１／Ｎ２が
しきい値以上である場合に、景観画像の分割領域Ｒ１と
ＣＧ画像の分割領域Ｓ１が対応するものと決める。この
対応付けを景観画像の分割領域の１番目から最後のもの
まで行う。なお、マッチング方法としてこの他、ＸＹ方
向に多少の位置ずれがあっても同じ値になるような評価
関数を用いてもよい。

【００４４】ラベル情報作成部７Ｂでは、景観画像の部
分領域に対してＣＧ画像の部分領域を対応付けた後、対
応づけられた部分領域の構造物を抽出し（ステップ３
４）、景観画像の部分領域毎に重畳すべき情報を求め、
重畳すべき位置とともにラベル情報として作成する処理
（ステップ３５）に入る。まず、景観画像の部分領域に
対して、対応するＣＧ画像の部分領域を取り出す。取り
出したＣＧ画像の部分領域はもともと３次元地図空間の
中の３次元構造物のある面をカメラ画面に対して３次元
投影変換して得られたものである。そこで、３次元投影
変換の基となった３次元構造物の面を、ＣＧ画像の部分
領域が持つ奥行き値（Ｚ値）をキーとして求める。先に
３次元投影変換した際に作成しておいたリンク情報をキ
ーにしてもよい。もととなった構造物の面をもとに、３
次元地図ＤＢにアクセスしてその構造物の名称または属
性情報を取得する。ここで属性情報とは、その構造物に
関して付随する情報を意味し、その構造物に係る情報な
らば何でもよい。そして、名称または属性情報を重畳す
べき位置座標を、景観画像の部分領域に対して決める。
決め方は、どのように決めてもよい。例えば、部分領域
を張る図形の重心でもよい。その構造物の名称または属
性情報および付与位置座標からラベル情報を作成する。
対応付け構造物と検索結果情報を照合し、検索結果情報
中にある構造物についてはラベル情報中の検索結果フラ
グを“１”にする。また、他の構造物に隠れて見えない
構造物についてはその構造物の名称または属性情報、構
造物の輪郭をラベル情報に追加し、検索結果フラグと隠
面フラグを“１”にする。表１にラベル情報の例を示
す。

【００４５】

【表１】 ラベル情報作成部７Ｂは、ラベル情報を作成し終った
ら、制御部９Ｂにラベル情報を渡す。

【００４６】制御部９Ｂは、ラベル情報を受け取ると、
ラベル情報出力部８Ｂに対して視覚機器に対してラベル
情報を表示するように命令する。ここでは視覚機器は、
ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ等の映像表
示装置を含む。ラベル情報中の構造物の名称または属性
情報を景観画像中の位置に重畳し（ステップ３６）、重
畳された景観画像を映像表示装置に表示する（ステップ
３７）。その際検索結果フラグが“１”である構造物に
ついては描画色を特定の色に変更して表示し、さらに隠
面フラグが“１”の構造物についてはその輪郭を特定の
描画色でスケルトン表示する。図１２にラベル情報が重
畳された景観画像の例を示す。

【００４７】ラベル情報出力部８Ｂはラベル情報を出力
すると、出力完了を制御部９Ｂに通知する。制御部９Ｂ
は出力完了通知を受け取ると、連続して景観ラベリング
の処理を行う場合は先に示した一連の処理手順を再び実
行する。

【００４８】図１３は図２の検索型景観ラベリング装置
を通信システムに適用した景観ラベリングシステムの構
成図である。

【００４９】本景観ラベリングシステムは景観ラベリン
グ端末４０と景観ラベリングセンター５０と通信網６０
で構成される。

【００５０】景観ラベリング端末４０は、画像を取得す
る画像取得部４１と、画像取得時のカメラ位置を取得す
る位置情報取得部４２と、画像取得時のカメラ角と焦点
距離と画像サイズを取得するカメラ属性情報取得部４３
と、ユーザが検索したい情報を示す検索情報を入力する
検索情報入力部４４と、取得した画像を複数の部分領域
に分割する画像処理部４５と、画像の領域分割に関する
情報とカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズと
を通信網６０を介して景観ラベリングセンター５０に送
信し、景観ラベリングセンター５０からラベル情報を受
信する通信制御部４６と、ラベル情報中の構造物の名称
または属性情報を画像中の付与位置に対応する位置に重
畳し、重畳された画像を視覚機器に出力し、その際ラベ
ル情報中の検索結果識別フラグが“１”の項目について
は、ユーザが検索結果であることがわかるように描画色
を変更して表示し、さらに隠面フラグが“１”の構造物
について構造物の輪郭を特定の描画色でスケルトン表示
するラベル情報出力部４７と、上記各部を制御する端末
制御部４８で構成される。

【００５１】景観ラベリングセンター５０は通信網６０
を介して景観ラベリング端末４０から前記画像の領域分
割に関する情報とカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画
像サイズを受信し、景観ラベリング端末４０にラベル情
報を送信する通信制御部５３と、地図情報を管理し、受
信したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを
基に地図情報空間の中で視野空間を求め、その視野空間
中に存在する構造物を獲得し、検索情報を受け取ると、
該検索情報に適合する属性情報を有する構造物を抽出
し、検索情報と属性情報からなる検索結果情報を作成す
る地図情報管理部５１と、画像の前記部分領域に対して
前記獲得した構造物をパターンマッチングにより対応付
け、対応付けられた前記構造物の名称または属性情報お
よび付与位置を含むラベル情報を作成し、検索結果情報
中にある構造物についてはラベル情報中の検索結果フラ
グを“１”とし、さらに検索結果情報中の他の構造物に
隠れて画像中に見えない構造物については構造物の名称
または属性情報、構造物の輪郭および付与位置を含み、
検索結果フラグと隠面フラグが共に“１”のラベル情報
を作成するラベル情報作成部５２と、上記各部を制御す
るセンター制御部５４で構成される。

【００５２】なお、本システムの動作は図２の装置の動
作と同様である。。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンピュータ上の地理的情報と実風景の景観画像中の各部
分とを対応付けて利用者に提示することができるため、
人間がコンピュータ上の地図と実風景を見比べて人間の
方で対応付けせずとも済みユーザが検索したい情報を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の検索型景観ラベリン
グ装置の構成図である。

【図２】本発明の第２の実施形態の検索型景観ラベリン
グ装置の構成図である。

【図３】第２の実施形態の検索型景観ラベリング装置の
処理の流れ図である。

【図４】景観画像ファイルのデータ構造を示す図であ
る。

【図５】２次元地図の例（同図（１））とその３次元地
図（同図（２））を示す図である。

【図６】視野空間の計算方法を示す図である。

【図７】３次元地図空間での視野空間の例を示す図であ
る。

【図８】投影図の例を示す図である。

【図９】景観画像の領域分割例を示す図である。

【図１０】ＣＧ画像の領域分割例を示す図である。

【図１１】景観画像の部分領域とＣＧ画像の部分領域の
パターンマッチングの説明図である。

【図１２】景観画像へのラベル情報の重畳の例を示す図
である。

【図１３】本発明の景観ラベリングシステムの構成図で
ある。

【図１４】特開平８−２７３０００号に開示されたナビ
ゲーション装置の構成図である。

【図１５】動画像の表示例を示す図である。

【符号の説明】

１ 画像取得部 ２ 位置情報取得部 ３ カメラ属性情報取得部 ４ 検索情報入力部 ５ 画像処理部 ６ 地図情報管理部 ７Ａ，７Ｂ ラベル情報作成部 ８Ａ，８Ｂ ラベル情報出力部 ９Ａ，９Ｂ 制御部 ２０〜３７ ステップ ４０ 景観ラベリング端末 ４１ 画像取得部 ４２ 位置情報取得部 ４３ カメラ属性情報取得部 ４４ 検索情報入力部 ４５ 画像処理部 ４６ 通信制御部 ４７ ラベル情報出力部 ４８ 端末制御部 ５０ 景観ラベリングセンター ５１ 地図情報管理部 ５２ ラベル情報作成部 ５３ 通信制御部 ５４ センター制御部 ６０ 通信網

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｇ 5/36 ５１０ Ｇ０９Ｇ 5/36 ５１０Ｃ (72)発明者 高野 正次 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 池田 武史 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−255239（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−33271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00 - 17/50 G09B 23/00 - 29/14 G08G 1/00 - 9/02 G06F 17/30 G09G 1/00 - 5/42 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を取得する画像取得手段と、 画像取得時のカメラ位置を取得する位置情報取得手段
   と、 画像を取得したときのカメラ角と焦点距離と画像サイズ
   を取得するカメラ属性情報取得手段と、 ユーザが画像中で検索したい情報を示す検索情報を入力
   する検索情報入力手段と、 地図情報を管理し、取得したカメラ位置とカメラ角と焦
   点距離と画像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間
   を求め、その視野空間中に存在する構造物を獲得し、ま
   た、前記検索情報を受け取ると、該検索情報に適合する
   属性情報を有する構造物を抽出し、該検索情報と前記属
   性情報からなる検索結果情報を作成する地図情報管理手
   段と、 前記構造物の名称またはその属性情報および付与位置を
   含むラベル情報を作成し、前記検索結果情報中にある構
   造物については前記ラベル情報中にその構造物が検索結
   果であることを示す検索結果識別情報を追加するラベル
   情報作成手段と、 取得したラベル情報中の付与位置の情報に対応する画像
   中の位置に構造物の名称またはその属性情報を重畳し、
   重畳された画像を視覚機器に表示し、その際前記ラベル
   情報中の検索結果識別情報が付加されている項目につい
   ては、ユーザが検索結果であることがわかるように表示
   する情報出力手段と、 上記各手段を制御する制御手段を有する検索型景観ラベ
   リング装置。
2. 【請求項２】 画像を取得する画像取得手段と、 画像取得時のカメラ位置を取得する位置情報取得手段
   と、 画像取得時のカメラ角と焦点距離と画像サイズを取得す
   るカメラ属性情報取得手段と、 取得した画像を複数の部分領域に分割する画像処理手段
   と、 ユーザが画像中で検索したい情報を示す検索情報を入力
   する検索情報入力手段と、 地図情報を管理し、取得したカメラ位置とカメラ角と焦
   点距離と画像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間
   を求め、その視野空間中に存在する構造物を獲得し、ま
   た、前記検索情報を受け取ると、該検索情報に適合する
   属性情報を有する構造物を抽出し、該検索情報と前記属
   性情報からなる検索結果情報を作成する地図情報管理手
   段と、 前記画像の前記部分領域に対して前記獲得した構造物を
   対応付け、対応付けられた前記構造物の名称または属性
   情報および付与位置を含むラベル情報を作成し、前記検
   索結果情報中にある構造物については前記ラベル情報中
   にその構造物が検索結果であることを示す検索結果識別
   情報を追加するラベル情報作成手段と、 前記ラベル情報中の構造物の名称またはその属性情報を
   画像中の付与位置に対応する位置に重畳し、重畳された
   画像を視覚機器に表示し、その際前記ラベル情報中の検
   索結果識別情報が付加されている項目については、ユー
   ザが検索結果であることがわかるように表示するラベル
   情報出力手段と、 前記各手段を制御する制御手段を有する検索型景観ラベ
   リング装置。
3. 【請求項３】 前記ラベル情報作成手段は、前記検索結
   果情報中の、ユーザが検索情報で指定した情報が画像中
   に見えない構造物については構造物の名称または属性情
   報、構造物の輪郭および付与位置の座標と検索結果識別
   ・隠面情報をラベル情報に追加し、前記ラベル情報出力
   手段は前記ラベル情報中の検索結果識別・隠面情報が付
   加されている構造物の輪郭を特定の描画色でスケルトン
   表示する、請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物を基にしてコンピュータグラフィックス画像である
   ＣＧ画像を作成し、前記画像の前記部分領域をパターン
   マッチングにより前記ＣＧ画像中の部分領域に対応付
   け、対応付けられた部分領域の構造物を求め、その構造
   物の名称または属性情報および付与位置を含むラベル情
   報を作成する、請求項２または３項記載の装置。
5. 【請求項５】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物をカメラ画面に３次元投影変換し、視点から見えな
   い構造物を消去してＣＧ画像を作成し、ＣＧ画像中の部
   分領域の輪郭線によってＣＧ画像を部分領域に分割し、
   前記画像の前記部分領域と前記ＣＧ画像の前記部分領域
   とをパターンマッチングにより対応付け、画像の部分領
   域に対して対応付けられたＣＧ画像の部分領域の基とな
   った構造物を求め、その構造物の名称または属性情報お
   よび付与位置を含むラベル情報を作成する、請求項２ま
   たは３記載の装置。
6. 【請求項６】 景観ラベリング端末と景観ラベリングセ
   ンターからなり、 前記景観ラベリング端末は、画像を取得する画像取得手
   段と、画像取得時のカメラ位置を取得する位置情報取得
   手段と、画像取得時のカメラ角と焦点距離と画像サイズ
   を取得するカメラ属性情報取得手段と、取得した画像を
   複数の部分領域に分割する画像処理手段と、ユーザが検
   索したい情報を示す検索情報を入力する検索情報入力手
   段と、前記画像の領域分割に関する情報と前記カメラ位
   置と前記カメラ角と前記焦点距離と前記画像サイズとを
   通信網を介して前記景観ラベリングセンターに送信し、
   前記景観ラベリングセンターからラベル情報を受信する
   通信制御手段と、前記ラベル情報中の構造物の名称また
   はその属性情報を画像中の付与位置に対応する位置に重
   畳し、重畳された画像を視覚機器に表示し、その際、前
   記ラベル情報中の検索結果識別情報が付加されている項
   目については、ユーザが検索結果であることがわかるよ
   うに表示するラベル情報出力手段と、上記各手段を制御
   する端末制御手段を有し、 前記景観ラベリングセンターは、前記通信網を介して前
   記景観ラベリング端末から前記画像の領域分割に関する
   情報と前記カメラ位置と前記カメラ角と前記焦点距離と
   前記画像サイズとを受信し、前記景観ラベリング端末に
   前記ラベル情報を送信する通信制御手段と、地図情報を
   管理し、受信したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画
   像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間を求め、そ
   の視野空間中に存在する構造物を獲得し、また前記検索
   情報を受け取ると、該検索情報に適合する属性情報を有
   する構造物を抽出し、該検索情報と前記属性情報からな
   る検索結果情報を作成する地図情報管理手段と、前記画
   像の前記部分領域に対して前記獲得した構造物を対応付
   け、対応付けられた前記構造物の名称または属性情報お
   よび付与位置を含む前記ラベル情報を作成し、前記検索
   結果情報中にある構造物については前記ラベル情報中に
   その構造物が検索結果であることを示す検索結果識別情
   報を追加するラベル情報作成手段と、上記各手段を制御
   するセンター制御手段を有する検索型景観ラベリングシ
   ステム。
7. 【請求項７】 前記ラベル情報手段は、前記検索結果情
   報中のユーザが検索情報で指定した情報が画像中に見え
   ない構造物については構造物の名称または属性情報、構
   造物の輪郭および付与位置の座標と検索結果識別・隠面
   情報をラベル情報に追加し、前記ラベル情報出力手段は
   前記ラベル情報中の検索結果識別・隠面情報が付加され
   ている構造物の輪郭を特定の描画色でスケルトン表示す
   る、請求項６記載のシステム。
8. 【請求項８】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物を基にしてコンピュータグラフィックス画像である
   ＣＧ画像を作成し、前記画像の前記部分領域をパターン
   マッチングにより前記ＣＧ画像中の部分領域に対応付
   け、対応付けられた部分領域の構造物を求め、その構造
   物の名称または属性情報および付与位置を含むラベル情
   報を作成する、請求項６または７記載のシステム。
9. 【請求項９】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物をカメラ画面に３次元投影変換し、視点から見えな
   い構造物を消去してＣＧ画像を作成し、ＣＧ画像中の部
   分領域の輪郭線によってＣＧ画像を部分領域に分割し、
   前記画像の前記部分領域と前記ＣＧ画像の前記部分領域
   とをパターンマッチングにより対応付け、画像の部分領
   域に対して対応付けられたＣＧ画像の部分領域の基とな
   った構造物を求め、その構造物の名称または属性情報お
   よび付与位置を含むラベル情報を作成する、請求項６ま
   たは７記載のシステム。