CN102884565A - 用于三维地形数据的精度提升设备、用于三维地形数据的精度提升方法及其记录介质 - Google Patents

用于三维地形数据的精度提升设备、用于三维地形数据的精度提升方法及其记录介质 Download PDF

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Abstract

提供了一种三维地形数据精度提升设备(10)，该三维地形数据精度提升设备去除在三维地形数据的水域中出现的噪声，其包括：水域指定单元(13)，其指定任意一个水域的范围；特征提取单元(14)，其通过在三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；分割单元(15)，其通过比较所指定的水域的特征值和三维地形数据中的每个点的特征值来将整个范围分割成候选水域和非水域；水域提取单元(16)，其从候选水域中提取水域；以及平面创建单元(17)，其利用周围非水域的海拔高度来创建每个水域的校正后的平面，并且用校正后的平面来替代水域提取单元(16)所提取的水域。

Description

用于三维地形数据的精度提升设备、用于三维地形数据的精度提升方法及其记录介质
技术领域
本发明涉及用于三维地形数据的精度提升设备、用于三维地形数据的精度提升方法及其记录介质，其用于去除作为三维信息计算中的立体匹配误差的结果的出现在三维地形数据的水域(water region)中的噪声。
背景技术
已知用于通过利用从不同视点拍摄的相同地点的两个立体照片集合来创建三维地形数据的技术(例如，专利文献1)。更具体地，在这种技术中，首先，针对一个照片中的每个点，在立体对的另一照片中搜索代表相同地面点的对应点。然后，基于第一照片中的点和立体对的第二照片中的对应点之间的视差来计算点的海拔高度(altitude)(海拔高度信息)。针对每个点计算海拔高度(海拔高度信息)，以创建立体对中所示的整个重叠区域的三维地形数据。
此处，例如利用区域相关方法来搜索对应点，其中，针对一个照片中的点，当其与立体对中的另一照片的点的相似水平(依照周围亮度分布和/或周围颜色分布)相等或大于给定值时，该立体对中的另一照片的点被标识为对应点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：未审查的日本专利申请Kokoku公开No.H8-16930
发明内容
本发明要解决的技术问题
通过以上创建三维地形数据的技术，地面上的特征点的正确的对应点可例如利用基于区域相关的立体匹配方法被提取出来，该正确的对应点在其周围带有空间亮度变化和/或颜色变化，例如，人行横道处的白线的一端。
但是，诸如海洋、湖、池塘和河流之类的水域在水面上具有特殊的纹理，这导致如下情形：水面上的点的正确的对应点有时不被提取。
这是因为水域内的每个局部区域具有非常类似的空间亮度和/或颜色变化模式。例如，基于区域相关方法，针对一个照片中的一个点，依照周围空间亮度轮廓和/或周围颜色分布，在另一照片中的一个或多个点带有等于或高于给定阈值的相似水平。因此，其并不确保精确的对应点被正确地提取。
出于该原因，在后续处理中获得了错误的视差和海拔高度。这被称为上述三维信息计算中的立体匹配误差。因此，在三维地形数据的水域中存在海拔高度噪声。
本发明的目的是通过去除出现在三维地形数据的水域中的噪声来提升三维地形数据的精度。
用于解决问题的手段
为了达到以上目的，根据本发明的第一示例性方面的三维地形数据精度提升设备为：
一种三维地形数据精度提升设备，所述三维地形数据精度提升设备去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的、在三维地形数据的水域中出现的噪声，包括：
判定单元，所述判定单元判定在输入的三维地形数据中是否存在任何水域；
水域指定单元，所述水域指定单元指定任意一个水域的范围；
特征提取单元，所述特征提取单元通过在所述三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；
分割单元，所述分割单元通过将所指定的水域内的所提取的特征值用作水域判定参考值来将所述三维地形数据中的点分割成候选水域和非水域，所述分割单元比较所述三维地形数据中的每个点的特征值和所述水域判定参考值，并且如果差值等于或小于给定阈值，则判定所述点属于所述候选水域，否则，则判定所述点属于所述非水域；
水域提取单元，所述水域提取单元基于所述分割单元的结果来将所述候选水域中具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分提取为水域；以及
平面创建单元，所述平面创建单元利用邻近所述水域提取单元所提取的水域的周围非水域的海拔高度来创建接合至所述水域提取单元所提取的每个水域的边界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面来替代所述水域提取单元所提取的水域。
为了达到以上目的，根据本发明的第二示例性方面的三维地形数据精度提升方法是：
一种三维地形数据精度提升方法，所述三维地形数据精度提升方法去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的、在三维地形数据的水域中出现的噪声，包括：
判定步骤，所述判定步骤判定在输入的三维地形数据中是否存在任何水域；
水域指定步骤，所述水域指定步骤指定任意一个水域的范围；
特征提取步骤，所述特征提取步骤通过在所述三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；
分割步骤，所述分割步骤通过将所指定的水域内的所提取的特征值用作水域判定参考值来将所述三维地形数据中的点分割成候选水域和非水域，所述分割步骤比较所述三维地形数据中的每个点的特征值和所述水域判定参考值，并且如果差值等于或小于给定阈值，则判定所述点属于所述候选水域，否则，则判定所述点属于所述非水域；
水域提取步骤，所述水域提取步骤基于所述分割步骤的结果来将所述候选水域中具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分提取为水域；以及
平面创建步骤，所述平面创建步骤利用邻近所述水域提取步骤所提取的水域的周围非水域的海拔高度来创建接合至所述水域提取步骤所提取的每个水域的边界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面来替代所述水域提取步骤所提取的水域。
为了达到以上目的，根据本发明的第三示例性方面的记录了程序的计算机可读记录介质记录了允许计算机去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的、在三维地形数据的水域中出现的噪声的程序，所述计算机用作：
判定单元，所述判定单元判定在输入的三维地形数据中是否存在任何水域；
水域指定单元，所述水域指定单元指定任意一个水域的范围；
特征提取单元，所述特征提取单元通过在所述三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；
分割单元，所述分割单元通过将所指定的水域内的所提取的特征值用作水域判定参考值来将所述三维地形数据中的点分割成候选水域和非水域，所述分割单元比较所述三维地形数据中的每个点的特征值和所述水域判定参考值，并且如果差值等于或小于给定阈值，则判定所述点属于所述候选水域，否则，则判定所述点属于所述非水域；
水域提取单元，所述水域提取单元基于所述分割单元的结果来将所述候选水域中具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分提取为水域；以及
平面创建单元，所述平面创建单元利用邻近所述水域提取单元所提取的水域的周围非水域的海拔高度来创建接合至所述水域提取单元所提取的每个水域的边界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面来替代所述水域提取单元所提取的水域。
本发明的效果
本发明可通过提取包括从立体照片所构造的三维地形数据中的显著噪声的区域并用平滑平面来替换有噪声的水域，来创建极其精确的三维地形数据。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施例的三维地形数据精度提升设备的框图；
图2是示出了三维地形数据的示例性示图；
图3(a)和图3(b)是示出了指定水域范围的方法的示图；
图4(a)和图4(b)是用于通过分割单元和水域提取单元来说明示例性处理的示图：图4(a)示出了提取相连接的组分的结果，该相连接的组分由属于候选水域的点构成，而图4(b)示出了去除其面积低于某给定阈值的候选水域的小的相连接组分并且还去除图4(a)中所示的候选水域的剩余相连接的组分内的小的非水域的结果；
图5是用于说明水域边界的扩展的示图；
图6是用于说明三维地形数据精度提升设备的操作的流程图；以及
图7是示出了用于利用计算机来实现三维地形数据精度提升设备的示例性物理配置的框图。
具体实施方式
基于示图，将详细描述本发明的实施例。
根据本实施例的三维地形数据精度提升设备10包括数据输入单元11、判定单元12、水域指定单元13、特征提取单元14、分割单元15、水域提取单元16、平面创建单元17、包括显示器等的显示单元18、以及包括鼠标和/或键盘的命令输入单元19。
数据输入单元11接收从外部设备输入的三维地形数据。该三维地形数据是软件的输出数据，该软件例如通过立体匹配技术来从立体航空照片创建三维地形数据。
图2是示出了三维地形数据的示例性示图。图2中所示的三维地形数据包括多个孤立的水域41、多山的区域42和诸如建筑物和房屋之类的建筑结构43。三维地形数据从数据输入单元11输入并被显示在显示单元18上。通过在显示单元18上显示三维地形数据，用户知晓三维地形数据中是否包含任何水域41。如果在三维地形数据中包含了任意水域41，则用户通过命令输入单元19来进行输入操作，该操作指示三维地形数据中包含了水域41。然后，图1中所示的判定单元12判定在三维地形数据中存在某些水域41。
相反地，如果三维地形数据中不包含水域41，则用户通过命令输入单元19来执行输入操作，该操作指示三维地形数据中不包含水域41。然后，判定单元12判定在三维地形数据中没有水域41。
判定单元12可从三维地形数据的特征中判定三维地形数据中师傅哦包含任意水域41，而非由用户来进行指示水域41的存在/不存在的输入操作。
返回到图1，在水域指定单元13中，水域41的范围由用户指定在从数据输入单元11输入的三维地形数据上。由用户所指定的三维地形数据上的任意一个水域41的范围被显示在显示单元18上。
此处，在水域指定单元13中，用户可指定图3(a)中所示的沿着水域41的边界的水域41的整个内部区域，或可指定图3(b)中所示的水域41的部分内部区域。
特征提取单元14基于三维地形数据在本区域中的海拔高度分布模式来提取水域指定单元13所指定的水域41的特征值，并且，将所提取的特征值发送到分割单元15。
更具体地，特征提取单元14提取表示三维地形数据中的每部分的海拔高度分布模式的特征值。在三维地形数据中，包含噪声的水域41具有不同于其他平滑变化的表面(诸如，多山区域和建筑结构)的特殊纹理模式。因此，特征提取单元14基于可将水域41从其他平滑表面区分出来的海拔高度纹理分布模式来提取特征值。另外，特征提取单元14可基于曲波变换(Curvelet transformation)的系数来提取包括若干统计数据的特征向量，时间-频率特征和局部方向信息被从特征向量中获取。
分割单元15通过利用由特征提取单元14所提取的特征向量(特征值)来将三维地形数据分割成两部分：候选水域和非水域。
为了分割区域，首先，特征提取单元14从用于已经在水域指定单元13指定的任意一个水域41提取特征向量，该特征向量表示包含作为立体匹配误差的结果的噪声的区域的海拔高度分布模式。
然后，分割单元15比较三维地形数据的整个范围中的每个点的特征向量和用户所指定的水域41的特征向量。然后，分割单元15通过判定该点属于候选水域(如果两个向量之间的距离近似相等或小于给定值)或否则判定该点属于非水域，来将三维地形数据分割成两部分：候选水域和非水域。
水域提取单元16通过提取相连接的组分来提取水域，该相连接的组分包括属于由分割单元15所判定的候选水域的点并带有与给定阈值相同的或更宽的面积。更具体地，水域提取单元16首先通过连接属于候选水域的点来提取相连接的区域。然后，水域提取单元16将具有与给定阈值相同的或更宽的面积的区域看作为所提取的相连接的组分中的候选水域。然后，如果候选水域包括小的非水域，该小的非水域的区域等于或小于周围候选水域的区域的给定分数(例如，等于或低于1/20)，则水域提取单元16假定该小的非水域为噪声并去除该小的非水域。换言之，水域提取单元16将小的非水域转换成候选水域的一部分。
平面创建单元17通过分析由水域提取单元16所提取的水域周围的海拔高度来创建呈现精确海拔高度的平滑平面作为校正后的水面。
以上处理使得可以减少噪声的影响并获得更加精确的三维地形数据。最后，处理后的候选水域被认可为更加精确的水域。
图4是示出了由分割单元15、水域提取单元16和平面创建单元17所进行的示例性处理的说明性示图。
首先，分割单元15将图2中的三维地形数据分割成两部分：候选水域和非水域。然后，水域提取单元16从属于候选水域的点中提取具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分，从而获得了如图4(a)中所示的四个区域41(a)、41(b)、41(c)和41(d)。然后，水域提取单元16进一步将三个区域51(a)至51(c)提取为候选水域，因为在所获得的区域41(a)至41(d)中，其具有与给定阈值相同或更宽的面积。
然后，水域提取单元16从三个候选水域51(a)至51(c)中去除小的非水域，从而如图4(b)中所示，其内部没有非水域的区域61(a)至61(c)被提取为水域。
然后，平面创建单元17分析由水域提取单元16所提取的水域61(a)至61(c)周围的海拔高度，针对每一个创建呈现精确海拔高度的平滑平面作为校正后的水面，并且用每个校正后的水面来填充(补充)水域61(a)至61(c)。
更具体地，平面创建单元17首先提取由水域提取单元16所检测到的水域61(a)至61(c)的边界。然后，由于匹配误差，总在水域61(a)至61(c)内出现噪声，因此，还很可能在水域61(a)至61(c)的边界上出现噪声；因此，平面创建单元17基于边界外的非水域的给定范围的海拔高度来获得校正后的水面系数(表示三维空间中的平面的平面的四个系数)，而非分析边界上的每个点的海拔高度。例如，平面创建单元17多次将边界上的每个点移动到水域的向外方向上的给定距离处(类似于对扩展区域的处理)。
此处，每个边界点以平行于边界的法线的方向被移动到该点处(区域被扩展)。可按阶梯(按像素)来移动每个点(区域可被扩展)，例如，通过每次移动(每次扩展)三个像素。每当边界上的点被移动时(区域被扩展)，对应于该点的新位置处的海拔高度被记录，并且在给定次扩展之后，获得了一系列海拔高度的数字值。然后，该一系列数字值的平均值被用作原始边界点的正确的海拔高度。
在以上处理中，通过利用边界上的点的海拔高度，获得了三维空间中的平面方程AX+BY+CZ＝D的四个系数，该边界上的点的海拔高度是用最小二乘法通过分析水域61(a)至61(c)周围的非水域的海拔高度而获得的。换言之，计算了以上方程的平面系数A、B、C和D，该方程表示三维空间中的平面。
然后，基于平面系数创建平面，并且用校正后的水面填充边界的内部区域。例如，如图5中所示，在第一扩展之后，作为水域的边界的曲线(a)被定位在曲线(a1)处，在第二扩展之后，被定位在曲线(a2)处，在第三扩展之后，被定位在曲线(a3)处。在第一扩展之后，曲线(a)上的点P被定位在曲线(a1)上的P1处，在第二扩展之后，被定位在曲线(a2)的P2处，并且，在第三扩展之后，被定位在曲线(a3)的P3处。当用三维笛卡尔坐标(X，Y，Z)来表示点的坐标时，坐标Z表示每个点的海拔高度。考虑到边界上的噪声的影响，平面创建单元17将Z(P1)、Z(P2)和Z(P3)的平均值而非原始值Z(P)用作点P处的海拔高度，以用于创建平面。
严格来讲，由于波浪，水面不是平的。但是，即便将水面建模为三维地形数据中的平面，大概对地形分析的应用也没有显著影响。
图6是用于说明三维地形数据精度提升设备10的操作的流程图。将参照图6来描述三维地形数据精度提升设备10的操作。
随着三维地形数据被输入到数据输入单元11中，三维地形数据精度提升设备10开始图6的流程图中所示的一系列处理。
在第一步骤S101中，判定单元12判定所输入的三维地形数据中是否至少存在一个水域。如果至少存在一个水域(步骤S101；是)，则执行步骤S102的处理。如果没有水域(步骤S101；否)，则过程结束，没有进一步的处理。图2中所示的三维地形数据包括多个水域41、多山区域42和建筑结构43。因此，由于输入了图2的三维地形数据，判定单元12判定存在某些水域(步骤S101；是)。
在步骤S101之后的步骤S102中，水域指定单元13在所输入的三维地形数据中指定任意一个水域。
此处，在步骤S101中用户可以判定是否存在任意水域。另外，在步骤S102中，用户可以指定任意水域的范围。
在步骤S102之后的步骤S103中，特征提取单元14提取特征向量(特征值)，该特征向量表示通过数据输入单元11所输入的三维地形数据中的每个点周围的海拔高度分布模式。例如，特征提取单元14提取可用不同的海拔高度纹理分布模式来区分区域的海拔高度分布的特征向量。
在步骤S103之后的步骤S104中，分割单元15比较三维地形数据中的每个点的特征向量和步骤S103中所提取的所指定的水域的特征向量。然后，分割单元15通过判定每个点是属于候选水域还是非水域来将三维地形数据分割成候选水域和非水域。更具体地，分割单元15通过判定一个点属于候选区域(如果两个向量之间的距离近似相等或小于给定值)或否则判定该点属于非水域，来将三维地形数据分割成两部分：候选水域和非水域。
在步骤S104之后的步骤S105中，水域提取单元16连接属于候选水域的点，并且将具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分检测为水域。更具体地，水域提取单元16首先提取相连接的组分，该相连接的组分通过连接属于候选水域的点来定义。然后，水域提取单元16将具有与给定阈值相同的或更宽的面积的区域检测为所提取的相连接的组分中的候选水域。
在步骤S105之后的步骤S106中，平面创建单元17多次将每个水域的边界向水域向外的方向扩展，并且获得由移动边界上的每个点所导致的新点(位置)处的海拔高度。然后，平面创建单元17通过将新点的海拔高度的平均值用作原始边界点的海拔高度来创建校正后的平面，该校正后的平面表示水域的水平面，并且用校正后的平面来填充(补充)边界内的区域。
如上所述，在本实施例中，三维地形数据基于表示海拔高度分布模式的特征向量而被分割成候选水域和非水域。然后，作为具有与给定阈值相同的或更宽的面积的相连接的组分的候选区域被提取为水域，该水域的边界被向外扩展，并且基于水域周围的非水域的海拔高度，水域的校正后的平面被创建。因此，水域的内部被呈现为平滑平面。因此，三维地形数据的精度得到提升。
此处，在本实施例中，如参照图2或图4所示的，在三维地形数据的范围内存在三个水域。但是，这不是限制性的，并且，根据实际的地形，可存在一个或多个水域，或者可能没有水域。
另外，在本实施例中，当水域的边界被向外扩展时，获得了通过每个边界像素所扩展的位置处的水域周围的海拔高度信息，并且，从以上海拔高度信息计算了水域的校正后的平面的系数。这并不是限制性的，并且可使用抽样点，例如，通过在边界上设置相等间隔所获得的点。在这种情形中，在抽样间隔的某种限制下，还确保了精度，并且在相等间隔处使用抽样点还提升了处理速度。因此，最终，还可以获得水域的校正后的平面的系数并创建校正后的平面。
另外，在本实施例中，水域的边界被逐步向外扩展，每次扩展三个像素。这并不是限制性的，并且当水域周围的海拔高度数据并不极大地变化并且三维地形数据具有极高的分辨率时，边界可被每次扩展四个或更多个像素，并且因此，相邻像素之间的实际距离非常小，例如2厘米。
另外，例如当水域周围的海拔高度数据极大地变化或三维地形数据具有低分辨率时，边界可被每次扩展两个或更少的像素，并且因此，相邻像素之间的实际距离较大，这意味着扩展一个像素会覆盖宽范围。
另外，在本实施例中，如参照图5所示，水域的边界被向外扩展三次，并且边界上的每个点处的海拔高度被从扩展的边界曲线(a1)至(a3)上的点的海拔高度计算出来。这并不是限制性的，并且当水域周围的海拔高度数据并不极大地变化并且三维地形数据具有极高的分辨率时，边界可被扩展四次或更多次，并且因此，相邻像素之间的实际距离非常小，例如2厘米。另外，例如当水域周围的海拔高度数据极大地变化或三维地形数据具有低分辨率时，边界可被扩展两次或更少次，并且因此，相邻像素之间的实际距离较大，这意味着扩展一个像素会覆盖宽范围。
另外，在本实施例中，三维地形数据是通过在一对立体航空照片上进行立体匹配所获得的，该一对立体航空照片是通过从不同视角对相同地点进行拍摄所获得的。这并不是限制性的，并且用于立体匹配的立体照片可以是通过对卫星照片进行数字化所形成的图像。
另外，在本实施例中，基于曲波变换所创建的特征向量被用于描述三维地形数据中的每个点的海拔高度分布模式。但是，这并不是限制性的，并且可使用例如小波变换的系数的任意其他相关方法。
另外，本实施例的三维地形数据精度提升设备10可通过通用计算机来实现。
图7是示出了用于利用计算机来实现三维地形数据精度提升设备10的示例性物理配置的框图。
如图7中所示，由计算机实现的三维地形数据精度提升设备10包括控制单元21、输入/输出单元22、显示单元23、操作单元24、主存储单元25和外部存储单元26。
输入/输出单元22、显示单元23、操作单元24、主存储单元25和外部存储单元26都经由内部总线20被连接至控制单元21。
控制单元21包括CPU(中央处理单元)等，并且执行根据存储在外部存储单元26中的控制程序30来执行三维地形数据精度提升过程。
输入/输出单元22包括无线发送机/接收机、无线调制解调器或网络终端设备，以及与之相连接的串行接口或LAN(局域网)接口。经由输入/输出单元22来接收三维地形数据，并且经由输入/输出单元22来发送精度提升结果。
显示单元23包括CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)等，并且显示输入的三维地形数据、水域范围和精度提升的三维地形数据结果。
操作单元24包括诸如键盘和鼠标之类的定点设备，以及将诸如键盘和鼠标之类的定点设备连接至内部总线20的接口设备。三维地形数据、发送/接收指令和处理结果显示指令经由操作单元24输入并被提供给控制单元21。
主存储单元25包括RAM(随机访问存储器)等，其载入存储在外部存储单元26中的控制程序30，并且将其提供给控制单元21，并且，其被用作控制单元21的工作区域。
外部存储单元26包括诸如闪存之类的非易失性存储器、硬盘和DVD-RAM(数字通用盘随机访问存储器)，其存储控制单元21用以预先执行上述过程的控制程序30。控制程序30根据来自控制单元21的指令将存储在外部存储单元26中的处理数据提供给控制单元21，并且将从控制单元21获得的数据存储到外部存储单元26。
随着控制程序30将控制单元21、输入/输出单元22、显示单元23、操作单元24、主存储单元25和外部存储单元26用作资源来进行处理，图1中所示的三维地形数据精度提升设备10的特征提取单元14、分割单元15、水域提取单元16和平面创建单元17的处理被执行。
另外，通过示例的方式给出了上述硬件配置和流程图，并且可做出任意变更和修改。
可通过惯常的计算机系统而非专用系统来实现用于执行三维地形数据精度提升设备10的处理的核心单元。例如，用于执行上述操作的计算机程序可被存储并分布在计算机可读记录介质(灵活盘、CD-ROM、DVD-ROM等)上，并且，被安装在计算机上，以配置执行上述过程的三维地形数据精度提升设备10。可替换地，计算机程序可被存储在诸如因特网之类的通信网络上的服务器单元的存储设备中，并且，被下载到惯常的计算机系统上，以配置三维地形数据精度提升设备10。
另外，当通过OS(操作系统)和应用程序之间的分派或OS和应用程序的合作来实现三维地形数据精度提升设备10的功能时，可以仅在记录介质上或存储设备中存储应用程序。
另外，计算机程序可被叠加到载波上，以经由通信网络来分配它们。例如，计算机程序可被发布在通信网络的电子布告栏系统(BBS)上，以经由网络来散布。然后，在OS的控制下，计算机程序可被激活并以类似于其他应用程序的方式执行，使得上述过程被执行。
以下补充注释描述了部分或全部以上实施例，但是并不限于此。
(补充注释1)
一种三维地形数据精度提升设备，所述三维地形数据精度提升设备去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的在三维地形数据的水域中出现的噪声，该设备包括：
判定单元，所述判定单元判定在输入的三维地形数据中是否存在任何水域；
水域指定单元，所述水域指定单元指定任意一个水域的范围；
特征提取单元，所述特征提取单元通过在所述三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；
分割单元，所述分割单元通过将所指定的水域内的所提取的特征值用作水域判定参考值来将所述三维地形数据中的点分割成候选水域和非水域，所述分割单元比较所述三维地形数据中的每个点的特征值和所述水域判定参考值，并且，如果差值等于或小于给定阈值，则判定所述点属于所述候选水域，否则，则判定所述点属于所述非水域；
水域提取单元，所述水域提取单元基于所述分割单元的结果来将所述候选水域中具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分提取为水域；以及
平面创建单元，所述平面创建单元利用邻近所述水域提取单元所提取的水域的周围非水域的海拔高度来创建接合至所述水域提取单元所提取的每个水域的边界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面来替代所述水域提取单元所提取的水域。
(补充注释2)
根据补充注释1所述的三维地形数据精度提升设备，其中：
所述平面创建单元将所述水域提取单元所提取的每个水域的边界从原始位置向外扩展，并且基于扩展位置处的周围非水域的海拔高度来创建水域的校正后的平面。
(补充注释3)
根据补充注释1或2所述的三维地形数据精度提升设备，其中：
所述特征提取单元基于水域和非水域的海拔高度纹理分布模式中的差异来提取特征值，以区分水域和非水域。
(补充注释4)
根据补充注释1或2所述的三维地形数据精度提升设备，其中：
所述特征提取单元基于曲波变换的系数来提取所述水域内的特征值。
(补充注释5)
一种三维地形数据精度提升方法，所述三维地形数据精度提升方法去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的在三维地形数据的水域中出现的噪声，该方法包括：
判定步骤，所述判定步骤判定在输入的三维地形数据中是否存在任何水域；
水域指定步骤，所述水域指定步骤指定任意一个水域的范围；
特征提取步骤，所述特征提取步骤通过在所述三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；
分割步骤，所述分割步骤通过将所指定的水域内的所提取的特征值用作水域判定参考值来将所述三维地形数据中的点分割成候选水域和非水域，所述分割步骤比较所述三维地形数据中的每个点的特征值和所述水域判定参考值，并且，如果差值等于或小于给定阈值，则判定所述点属于所述候选水域，否则，则判定所述点属于所述非水域；
水域提取步骤，所述水域提取步骤基于所述分割步骤的结果来将所述候选水域中具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分提取为水域；以及
平面创建步骤，所述平面创建步骤利用邻近所述水域提取步骤所提取的水域的周围非水域的海拔高度来创建接合至所述水域提取步骤所提取的每个水域的边界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面来替代所述水域提取步骤所提取的水域。
(补充注释6)
根据补充注释5所述的三维地形数据精度提升方法，其中：
所述平面创建步骤将所述水域提取步骤所提取的每个水域的边界从原始位置向外扩展，并且基于扩展位置处的周围非水域的海拔高度来创建水域的校正后的平面。
(补充注释7)
一种记录了程序的计算机可读记录介质，根据本发明的第三示例性方面，所述计算机可读记录介质记录了允许计算机去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的在三维地形数据的水域中出现的噪声的程序，所述计算机用作：
判定单元，所述判定单元判定在输入的三维地形数据中是否存在任何水域；
水域指定单元，所述水域指定单元指定任意一个水域的范围；
特征提取单元，所述特征提取单元通过在所述三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；
分割单元，所述分割单元通过将所指定的水域内的所提取的特征值用作水域判定参考值来将所述三维地形数据中的点分割成候选水域和非水域，所述分割单元比较所述三维地形数据中的每个点的特征值和所述水域判定参考值，并且，如果差值等于或小于给定阈值，则判定所述点属于所述候选水域，否则，则判定所述点属于所述非水域；
水域提取单元，所述水域提取单元基于所述分割单元的结果来将所述候选水域中具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分提取为水域；以及
平面创建单元，所述平面创建单元利用邻近所述水域提取单元所提取的水域的周围非水域的海拔高度来创建接合至所述水域提取单元所提取的每个水域的边界的校正后的平面，并且，用所述校正后的平面来替代所述水域提取单元所提取的水域。
(补充注释8)
根据补充注释7所述的记录了程序的计算机可读记录介质，其中，当所述计算机用作所述平面创建单元时，
所述平面创建单元将所述水域提取单元所提取的每个水域的边界从原始位置向外扩展，并且，基于扩展位置处的周围非水域的海拔高度来创建水域的校正后的平面。
本发明并不限于本发明的以上实施例及其说明。本领域技术人员所容易预见的各种实施例将落入本发明中。
本申请基于2010年4月14日递交的日本专利申请No.2010-092773，并且结合了其说明书、权利要求的范围和示图。通过引用，以上日本专利申请的全部内容被结合于此。
工业适用性
本发明的三维地形数据精度提升设备、三维地形数据精度提升方法及其记录介质对于去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的在水域中出现的噪声是有用的。
附图描述
10三维地形数据精度提升设备
11数据输入单元
12判定单元
13水域指定单元
14特征提取单元
15分割单元
16水域提取单元
17平面创建单元
18显示单元
19命令输入单元
20内部总线
21控制单元
22输入/输出单元
23显示单元
24操作单元
25主存储单元
26外部存储单元
30控制程序
41、41(a)至41(d)水域
42多出区域
43建筑结构
51、51(a)至51(c)候选水域
61、61(a)至61(c)水域

Claims (8)

1.一种三维地形数据精度提升设备，所述三维地形数据精度提升设备去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的、出现在三维地形数据的水域中的噪声，该设备包括：
判定单元，所述判定单元判定在输入的三维地形数据中是否存在任何水域；
水域指定单元，所述水域指定单元指定任意一个水域的范围；
特征提取单元，所述特征提取单元通过在所述三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；
分割单元，所述分割单元通过将所指定的水域内的所提取的特征值用作水域判定参考值来将所述三维地形数据中的点分割成候选水域和非水域，所述分割单元比较所述三维地形数据中的每个点的特征值和所述水域判定参考值，并且如果差值等于或小于给定阈值，则判定所述点属于所述候选水域，否则，则判定所述点属于所述非水域；
水域提取单元，所述水域提取单元基于所述分割单元的结果来将所述候选水域中具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分提取为水域；以及
平面创建单元，所述平面创建单元利用邻近所述水域提取单元所提取的水域的周围非水域的海拔高度来创建接合至所述水域提取单元所提取的每个水域的边界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面来替代所述水域提取单元所提取的水域。
2.根据权利要求1所述的三维地形数据精度提升设备，其中：
所述平面创建单元将所述水域提取单元所提取的每个水域的边界从原始位置向外扩展，并且基于扩展位置处的周围非水域的海拔高度来创建水域的校正后的平面。
3.根据权利要求1或2所述的三维地形数据精度提升设备，其中：
所述特征提取单元基于水域和非水域的海拔高度纹理分布模式中的差异来提取特征值，以区分水域和非水域。
4.根据权利要求1或2所述的三维地形数据精度提升设备，其中：
所述特征提取单元基于曲波变换的系数来提取所述水域内的特征值。
5.一种三维地形数据精度提升方法，所述三维地形数据精度提升方法去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的、出现在三维地形数据的水域中的噪声，该方法包括：
判定步骤，所述判定步骤判定在输入的三维地形数据中是否存在任何水域；
水域指定步骤，所述水域指定步骤指定任意一个水域的范围；
特征提取步骤，所述特征提取步骤通过在所述三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；
分割步骤，所述分割步骤通过将所指定的水域内的所提取的特征值用作水域判定参考值来将所述三维地形数据中的点分割成候选水域和非水域，所述分割步骤比较所述三维地形数据中的每个点的特征值和所述水域判定参考值，并且如果差值等于或小于给定阈值，则判定所述点属于所述候选水域，否则，则判定所述点属于所述非水域；
水域提取步骤，所述水域提取步骤基于所述分割步骤的结果来将所述候选水域中具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分提取为水域；以及
平面创建步骤，所述平面创建步骤利用邻近所述水域提取步骤所提取的水域的周围非水域的海拔高度来创建接合至所述水域提取步骤所提取的每个水域的边界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面来替代所述水域提取步骤所提取的水域。
6.根据权利要求5所述的三维地形数据精度提升方法，其中：
所述平面创建步骤将所述水域提取步骤所提取的每个水域的边界从原始位置向外扩展，并且基于扩展位置处的周围非水域的海拔高度来创建水域的校正后的平面。
7.一种记录了程序的计算机可读记录介质，所述计算机可读记录介质记录了允许计算机去除作为从立体照片所建立的三维地形数据中的三维信息计算的立体匹配误差的结果的、出现在三维地形数据的水域中的噪声的程序，所述计算机用作：
判定单元，所述判定单元判定在输入的三维地形数据中是否存在任何水域；
水域指定单元，所述水域指定单元指定任意一个水域的范围；
特征提取单元，所述特征提取单元通过在所述三维地形数据的整个范围上提取描述每个局部区域的海拔高度分布模式的特征值来提取所指定的一个水域内的特征值；
分割单元，所述分割单元通过将所指定的水域内的所提取的特征值用作水域判定参考值来将所述三维地形数据中的点分割成候选水域和非水域，所述分割单元比较所述三维地形数据中的每个点的特征值和所述水域判定参考值，并且如果差值等于或小于给定阈值，则判定所述点属于所述候选水域，否则，则判定所述点属于所述非水域；
水域提取单元，所述水域提取单元基于所述分割单元的结果来将所述候选水域中具有与给定阈值相同或更宽的面积的相连接的组分提取为水域；以及
平面创建单元，所述平面创建单元利用邻近所述水域提取单元所提取的水域的周围非水域的海拔高度来创建接合至所述水域提取单元所提取的每个水域的边界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面来替代所述水域提取单元所提取的水域。
8.根据权利要求7所述的记录了程序的计算机可读记录介质，其中，当所述计算机用作所述平面创建单元时，
所述平面创建单元将所述水域提取单元所提取的每个水域的边界从原始位置向外扩展，并且基于扩展位置处的周围非水域的海拔高度来创建水域的校正后的平面。
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