JP2000222565A - Method and device for extracting geographical picture change area - Google Patents

Method and device for extracting geographical picture change area

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JP2000222565A
JP2000222565A JP11057485A JP5748599A JP2000222565A JP 2000222565 A JP2000222565 A JP 2000222565A JP 11057485 A JP11057485 A JP 11057485A JP 5748599 A JP5748599 A JP 5748599A JP 2000222565 A JP2000222565 A JP 2000222565A
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直哉 森谷
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  • Image Analysis (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To normalize aerial photographs, satellite pictures, or the like different in photographing conditions which are photographs at different points of time and to automatically extract a part where the change like being newly built, collapse, or loss of buildings occurred in a pertinent period. SOLUTION: A building candidate area satisfying specific color and luminance level conditions is decomposed into spectrum components and is expressed with rectangles of N kinds of sizes which have sides parallel with streets, and matching scores peculiar to the geographical picture are calculated from these spectrum components. A successive search nonlinear mapping network using these matching scores is operated to display an area, where matching scores have been reduced, as a picture after mapping, and the area changed which time on the geographical picture is extracted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、市街地図更新、防
災画像処理、環境工学、航空写真、衛星画像などに係わ
る地理画像処理分野で巾広く必要とされる撮影条件・撮
影時点の異なる複数の画像の正規化および変化域抽出を
行う画像変換処理技術に関するものであり、特に撮影の
際に複雑な歪みを受けた画像を補正しつつ建造物の損壊
・消失・新設、土地利用形態や植生・汚染状況の変化域
を抽出する技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plurality of photographing conditions and photographing times that are widely required in the field of geographic image processing relating to city map updating, disaster prevention image processing, environmental engineering, aerial photography, satellite imagery, and the like. This technology relates to image conversion processing technology that normalizes images and extracts change areas.Especially, it corrects images that have undergone complicated distortions during shooting, while destroying, erasing, and building new buildings, and using land use patterns and vegetation The present invention relates to a technique for extracting a change area of a pollution situation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、異なる時点で撮影された航空写真
等から、新規建造物等の変化域を抽出する作業は、左右
の眼で独立した画像を観測する特殊技能を身につけた専
門家が画像上の差異を逐一検出するという手作業に依存
していたため、全国規模の詳細地図の更新作業に要する
手間は膨大なものとなり、近年の高精度ナビゲーション
等のコスト要因となっていた。また、大震災などの災害
時には、理想的なアングルでの撮影が困難な為、大きな
歪みを含んだ写真からの変化域抽出の手作業は難航を極
め、災害復旧作業停滞の一因ともなっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a task of extracting a change area of a new building or the like from aerial photographs taken at different points in time is performed by an expert who has a special skill of observing an independent image with left and right eyes. Since it relied on manual work of detecting differences on images one by one, the work required to update a detailed map nationwide became enormous, which became a cost factor for high-precision navigation and the like in recent years. Also, in the event of a disaster such as a great earthquake, it is difficult to shoot at an ideal angle, so manual work of extracting a change area from a photograph containing a large distortion was extremely difficult, which was a factor in stagnation of disaster recovery work.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明では撮影条件の
差などによって異なった歪みを含んだ、撮影時点の異な
る2枚の地理画像間の歪みを補正するとともに、建造物
の新規出現・倒壊、土地利用形態の変化等局所的に経時
的変化の生じた部分を自動的に抽出しようとするもので
ある。このように2枚の画像間の非線型歪みを補正する
類似技術としては、頭部MRI画像などについては、ピ
クセルごとのグレースケールをマッチングスコアとした
「非線形画像変換装置および標準画像計算方法」(特許
出願番号:特願平5−252514号;発明者小杉他)
があるが、地理画像のように長方形や正方形を要素とし
た建造物形状、周期性の高い市街地区分、道路分布を基
本とする画像にあっては、単なるピクセル値だけを頼り
としたマッチング処理では復元可能な補正量は極微小と
なり、歪みのある実画像については、実質的に適用不可
能であった。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention corrects distortion between two geographic images at different photographing times, including different distortions due to a difference in photographing conditions, etc., as well as newly appearing and collapsing buildings. It is intended to automatically extract a portion where a temporal change has occurred locally such as a change in land use form. As a similar technique for correcting non-linear distortion between two images as described above, for a head MRI image or the like, a “non-linear image conversion device and a standard image calculation method” using a grayscale for each pixel as a matching score ( Patent application number: Japanese Patent Application No. 5-252514; inventor Kosugi et al.)
However, for images based on building shapes with rectangular or square elements, such as geographic images, highly periodic urban areas, and road distribution, matching processing that relies solely on pixel values is not possible. The amount of correction that can be restored is extremely small, and it is practically impossible to apply to a real image having distortion.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】地理画像の非線型変換お
よび経時変化域抽出の際重要なのは、二つの画像間の本
質的な差異のみを定量化し得るマッチングスコアの算出
方法である。人間が二つの航空写真の対応づけを行う場
合を考えると、まず、大きな街路や大きな建造物の形状
等を頼りとした大域的検索が行なわれ、次いで細かな路
地や小家屋・樹木などの照合へと処理が行われる。特に
これらの作業の中で個々の街並みや建造物の幾何学的特
徴が大きな情報を与えているものと考えられる。また、
建造物の多くは街路に平行な矩形に分解表現できる場合
が極めて多い。そこで、本発明では、特定の色や輝度レ
ベル条件を満たす建造物候補領域を街路に平行な辺を有
するN種類の大きさの矩形にスペクトル分解表現し、こ
のスペクトル成分から構成される次式のN次元ベクトル
FV1をもって、特定のピクセル周辺の画像特徴とす
る。 FV1=(P,P…P) (1) ここに、P,P…Pは街路主方向に辺を有するN
種のサイズの矩形(構造化要素)を大きい順に優先的に
使用し、対象領域内の建造物候補領域を埋め尽くしたと
き、使用した各矩形の頻度を矩形サイズ順に並べたスペ
クトル分布を表わすものとする。このスペクトル表現で
は、面積の少ない構造化要素の頻度が強調され過ぎる傾
向がある。面積の効果を補正した次式を用いることでこ
の点を改善することができる。 FV2=(L ,L ,…,L ) (2) ここで、L(i=1…N)はi番目に大きい矩形の辺
の長さを表わすものとし、辺の2乗すなわち面積比の係
数を乗じることを意味する。また、計算量を低減するた
めに、式(3)によって定義されるスカラ特徴量Fによ
って画像の特徴を表わすことも可能である。 F=L +L +…L (3) ここで、L(I=1…N)はi番目に大きい矩形の辺
の長さを表わすものとする。これは、辺の2乗が面積比
に対応することから、事実上サイズを重みとしたことに
対応する。すなわち上記の課題は異なる地理画像から変
化域を抽出する方法であって、地理画像A及び地理画像
Bから、前記地理画像Aと前記地理画像Bとの共通な街
路を特定し、この共通な街路を基準街路とする工程と、
地理画像A及び地理画像Bを、前記基準街路に並行な辺
を有する矩形図形に分解する工程と、地理画像Aにおけ
る前記矩形図形と地理画像Bにおける前記矩形図形とか
らマッチングスコアを生成するマッチングスコア生成工
程と、前記マッチングスコアに基づいて地理画像Bを伸
縮する工程と、前記地理画像Aの矩形図形と前記伸縮さ
れた地理画像Bの矩形図形とを比較し、前記比較の結
果、一致しない前記矩形図形を抽出する工程とを有する
ことを特徴とする地理画像変化域の抽出方法によって解
決される。上記マッチングスコアに基づいて地理画像B
を伸縮する工程は、地理画像Aの矩形図形と地理画像B
の矩形図形とを比較し、前記地理画像Bの矩形図形の移
動ベクトルを生成する工程と、前記移動ベクトルに基づ
いて地理画像Bを伸縮する工程とを有する。上記マッチ
ングスコア生成工程は、矩形図形をN種類の大きさの矩
形にスペクトル分解し、N次元ベクトルを生成し、地理
画像AのN次元ベクトルと地理画像BのN次元ベクトル
とを比較し、この比較の結果に基づいてマッチングスコ
アを生成するマッチングスコア生成工程である。上記マ
ッチングスコア生成工程は、矩形図形をN種類の辺を二
乗した矩形にスペクトル分解し、N次元ベクトルを生成
し、地理画像AのN次元ベクトルと地理画像BのN次元
ベクトルを比較し、この比較の結果に基づいてマッチン
グスコアを生成するマッチングスコア生成工程である。
上記マッチングスコア生成工程は、矩形図形をN種類の
辺を三乗した矩形にスペクトル分解し、N次元ベクトル
を生成し、地理画像AのN次元ベクトルと地理画像Bの
N次元ベクトルとを比較し、この比較の結果に基づいて
マッチングスコアを生成するマッチングスコア生成工程
である。又、上記の課題は、異なる地理画像から変化域
を抽出する装置であって、地理画像A及び地理画像Bか
ら、前記地理画像Aと前記地理画像Bとの共通な街路を
抽出させる手段と、地理画像Aを前記共通な街路に並行
な辺を有する矩形図形に分解させる手段と、地理画像B
を前記共通な街路に平行な辺を有する矩形図形に分解さ
せる手段と、地理画像Aにおける前記矩形図形と地理画
像Bにおける前記矩形図形とからマッチングスコアを生
成するマッチングスコア生成手段と、前記マッチングス
コアに基づいて地理画像Bを伸縮させる手段と、前記地
理画像Aの矩形図形と前記伸縮された地理画像Bの矩形
図形とを比較し、前記比較の結果、一致し無い前記矩形
図形を抽出させる手段とを有することを特徴とする地理
画像変化域の抽出装置によって解決される。上記マッチ
ングスコアに基づいて地理画像Bを伸縮させる手段は、
地理画像Aの矩形図形と地理画像Bの矩形図形とを比較
し、地理画像Bの矩形図形の移動ベクトルを生成させる
手段と、前記移動ベクトルに、基づいて地理画像Bを伸
縮させる手段とを有する。上記マッチングスコア生成手
段は、矩形図形をN種類の大きさの矩形にスペクトル分
解し、N次元ベクトルを生成し、地理画像Aの前記N次
元ベクトルと地理画像BのN次元ベクトルとを比較し、
この比較の結果に基づいてマッチングスコアを生成する
マッチングスコア生成手段である。上記マッチングスコ
ア生成手段は、矩形図形をN種類の辺を二乗した矩形に
スペクトル分解し、N次元ベクトルを生成し、地理画像
Aの前記N次元ベクトルと地理画像BのN次元ベクトル
とを比較し、この比較の結果に基づいてマッチングスコ
アを生成するマッチングスコア生成手段である。上記マ
ッチングスコア生成手段は、矩形図形をN種類の辺を三
乗した矩形にスペクトル分解し、N次元ベクトルを生成
し、地理画像Aの前記N次元ベクトルと地理画像BのN
次元ベクトルとを比較し、この比較の結果に基づいてマ
ッチングスコアを生成するマッチングスコア生成手段で
ある。
What is important in the non-linear conversion of a geographic image and the extraction of a time-varying area are a method of calculating a matching score capable of quantifying only an essential difference between two images. Considering the case where a human associates two aerial photographs, a global search based on the shape of a large street or a large building is first performed, and then the collation of fine alleys, small houses, trees, etc. is performed. Is performed. In particular, it is thought that the geometrical characteristics of individual streets and buildings give great information in these works. Also,
In many cases, most of buildings can be decomposed into rectangles parallel to the street. Therefore, in the present invention, a building candidate area that satisfies a specific color or luminance level condition is spectrally-resolved into N types of rectangles having sides parallel to the street, and the following equation composed of the spectral components With the N-dimensional vector FV1, image features around a specific pixel are used. FV1 = (P 1, P 2 ... P N) (1) Here, P 1, P 2 ... P N is N having sides in the street main direction
When the rectangles (structural elements) of various sizes are used preferentially in descending order, and when the building candidate area in the target area is filled up, the frequency of each rectangle used represents the spectrum distribution in the order of the rectangle size. And In this spectral representation, the frequency of structuring elements with a small area tends to be overemphasized. This point can be improved by using the following equation in which the effect of the area is corrected. FV2 = (L 1 2 P 1 , L 2 2 P 2, ..., L N 2 P N) (2) where the L i (i = 1 ... N ) is the length of the large side of the rectangle to the i-th It means to multiply by the square of the side, that is, the coefficient of the area ratio. In addition, in order to reduce the amount of calculation, it is also possible to represent the feature of the image by a scalar feature value F defined by Expression (3). F = L 1 3 P 1 + L 2 3 P 2 + ... L N 3 P N (3) where, L i (I = 1 ... N) denote the length of the large side of the rectangle to the i-th . This corresponds to the fact that the size is weighted since the square of the side corresponds to the area ratio. That is, the above-mentioned problem is a method of extracting a change area from different geographic images, and specifies a common street between the geographic image A and the geographic image B from the geographic image A and the geographic image B. A process of setting a reference street as
Decomposing the geographic image A and the geographic image B into rectangular figures having sides parallel to the reference street, and generating a matching score from the rectangular figures in the geographic image A and the rectangular figures in the geographic image B A generating step, a step of expanding and contracting the geographic image B based on the matching score, and comparing the rectangular figure of the geographic image A with the rectangular figure of the expanded geographic image B, and as a result of the comparison, And extracting a rectangular figure. Geographic image B based on the matching score
The process of expanding and contracting the rectangular image of the geographic image A and the geographic image B
And generating a movement vector of the rectangular figure of the geographic image B, and expanding and contracting the geographic image B based on the movement vector. In the matching score generation step, the rectangular figure is spectrally decomposed into rectangles of N sizes, an N-dimensional vector is generated, and the N-dimensional vector of the geographic image A and the N-dimensional vector of the geographic image B are compared. This is a matching score generation step of generating a matching score based on the result of the comparison. In the matching score generation step, the rectangular figure is spectrally decomposed into rectangles in which N types of sides are squared, an N-dimensional vector is generated, and the N-dimensional vector of the geographic image A and the N-dimensional vector of the geographic image B are compared. This is a matching score generation step of generating a matching score based on the result of the comparison.
In the matching score generation step, the rectangular figure is spectrally decomposed into rectangles in which N types of sides are cubed, an N-dimensional vector is generated, and the N-dimensional vector of the geographic image A and the N-dimensional vector of the geographic image B are compared. And a matching score generating step of generating a matching score based on the result of this comparison. Further, the above object is an apparatus for extracting a change area from different geographic images, a means for extracting a common street between the geographic image A and the geographic image B from a geographic image A and a geographic image B, Means for decomposing the geographic image A into rectangular figures having sides parallel to the common street;
To a rectangular figure having sides parallel to the common street; a matching score generating means for generating a matching score from the rectangular figure in the geographic image A and the rectangular figure in the geographic image B; Means for expanding and contracting the geographic image B based on the above, and means for comparing the rectangular figure of the geographic image A with the rectangular figure of the expanded and contracted geographic image B, and extracting the inconsistent rectangular figure as a result of the comparison. The geographic image change area extraction apparatus is characterized by having the following. The means for expanding and contracting the geographic image B based on the matching score includes:
It has means for comparing the rectangular figure of the geographic image A and the rectangular figure of the geographic image B to generate a moving vector of the rectangular figure of the geographic image B, and means for expanding and contracting the geographic image B based on the moving vector. . The matching score generating means spectrally decomposes the rectangular figure into rectangles of N sizes, generates an N-dimensional vector, compares the N-dimensional vector of the geographic image A with the N-dimensional vector of the geographic image B,
It is a matching score generating means for generating a matching score based on the result of the comparison. The matching score generation means spectrally decomposes the rectangular figure into rectangles in which N types of sides are squared, generates an N-dimensional vector, and compares the N-dimensional vector of the geographic image A with the N-dimensional vector of the geographic image B. , Is a matching score generating means for generating a matching score based on the result of this comparison. The matching score generating means spectrally decomposes the rectangular figure into rectangles in which N types of sides are cubed, generates an N-dimensional vector, and generates the N-dimensional vector of the geographic image A and the N-dimensional vector of the geographic image B.
This is a matching score generation unit that compares a dimensional vector and a matching score based on the result of the comparison.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以上の特徴量を用いた地理画像の
経時変化域抽出方法の処理全体の流れを図1に、また図
1中※印を付した特徴量算出部の詳細な処理の流れを図
2に示す。以下、特徴量の算出方法及び全体の処理の流
れを図に従って説明する。図1に示すように異った時点
で撮影された画像A及び画像Bについて、それぞれ街路
方向を考慮した構造化要素に分解することで、画像内の
微小領域ごとに定義される特徴量F及びFを算出す
る。この具体的な算出方法を図2に示す。先ず、入力画
像全体をピクセル値に応じて2値化する。次に、ノイズ
を除去するためにErosionとDilationの
処理を順に行う。ここでErosionとは、構造化要
素(例えば円板状)を面図形の輪郭の内側に沿って一巡
させ、その軌跡部分をもとの面図形から削り取る操作を
意味し、Dilationは面図形の輪郭の外側に沿っ
て構造化要素を一巡させ、その軌跡部分をもとの面図形
に付け加える操作を意味する。両操作を行うことで、構
造化要素の2倍以内の径の面図形はノイズとみなされ除
去されるが、ある程度の大きさを有する面図形について
は元通りの形状が維持される。以上のノイズ除去操作の
後、注目している画像上のピクセルの上下左右に一定の
(例えば正方形状)近傍域を設定する。続いて、この近
傍域内の正値部分から成る面図形を、街路方向に平行な
辺を持つ矩形の構造化要素にスペクトル分解する。スペ
クトル分解された結果は前出の式(1)あるいは
(2)、あるいは(3)を用いて定量化され、注目して
いるピクセル周辺の画像特徴量とされる。なお、構造化
要素の矩形の向きを決定するためには、図2の下部に示
すように、画像を2次元フーリエ変換し、その結果を極
座標表示した際、円周上のピーク点によって街路主方向
を決定するものとする。以上の処理によって、画像Aに
ついて得られた特徴量Fと、画像Bについて得られた
特徴量Fとの間の差の絶対値 |F−F| (4) によって、マッチングスコアを定義する。なお、特徴量
としてFV1あるいはFV2を用いた部分には、AB両
画像について定義される(5)式によってマッチングス
コアを算出する。 ‖FV(A)−FV(B)‖ (5) ただし、‖‖はベクトルのノルムを表わす。以上のよう
に算出されたマッチングスコアは、画像Bの微小域bを
△x,△y移動させる移動ベクトルを作用させた画像B
と、固定したままの画像Aの間で評価される。上記移動
ベクトルは同時に多数生成し、マッチングスコア|F
−F|の最も小さいものを採用するものとする。(移
動ベクトル候補の競合) 同様の操作は微小域bの周辺のピクセルに対しても行な
われ、各々競合に勝ち残った移動ベクトルどうしが一定
の近傍範囲の中で今度は平均化される。(協調動作)平
均化された移動ベクトルにもとづいて、画像Bの各小領
域はそれぞれ移動する。次に、この移動先を基点とし
て、さらに移動を行う移動ベクトル候補△x’,△y’
を再度複数生成する。上記遂次動作は数回〜数十回繰り
返される。また、遂次動作の後半では、ピクセル値のみ
の比較を行う従来法によるマッチングスコアの評価へと
評価規準を変更する。これは、図3に示すように、本手
法(b)が広い探索範囲にわたって、単峰性マッチング
スコアを与え、大域的な最適解探索において優れた能力
を発揮するのに対して、従来法(a)では、大域的探索
に向いていないものの、最終的なマッチングの精度を確
保するうえでは鋭い感度を有するからである。以上述べ
てきた移動ベクトルの競合と協調の動作により、画像B
は画像Aに最も良く合うように伸縮され、撮影条件の差
が補償される。また、この動作終了後に、マッチングス
コア|F−F|が一定のしきい値θ以上の領域を表
示することで、新規建造物、倒壊、撤去等の経時変化が
生じた領域のみを表示することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the flow of the entire process of a method for extracting a temporally changing area of a geographic image using the above feature amounts, and FIG. The flow is shown in FIG. Hereinafter, the method of calculating the feature amount and the flow of the entire process will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the images A and B taken at different points in time are decomposed into structuring elements that take the street direction into account, so that the feature amount F A defined for each minute area in the image is obtained. and calculating the F B. This specific calculation method is shown in FIG. First, the entire input image is binarized according to the pixel values. Next, Erosion and Dilation are sequentially performed in order to remove noise. Here, Erosion means an operation in which a structuring element (for example, a disk shape) makes a round along the inside of the outline of the plane figure, and the trajectory portion is cut off from the original plane figure. Means that the structuring element makes a circuit along the outside of, and the trajectory portion is added to the original plane figure. By performing both operations, a surface graphic having a diameter within twice the size of the structuring element is regarded as noise and removed, but the original shape of the surface graphic having a certain size is maintained. After the above-described noise removal operation, a fixed (for example, square) neighborhood area is set at the top, bottom, left, and right of the pixel on the image of interest. Subsequently, the surface figure composed of the positive value portions in the neighborhood is spectrally decomposed into rectangular structuring elements having sides parallel to the street direction. The result of the spectral decomposition is quantified using the above formula (1), (2), or (3), and is set as an image feature amount around the pixel of interest. In order to determine the orientation of the rectangle of the structuring element, as shown in the lower part of FIG. 2, when the image is subjected to two-dimensional Fourier transform, and the result is displayed in polar coordinates, the street main point is determined by the peak point on the circumference. The direction shall be determined. Through the above processing, the feature amount F A obtained for the image A, the absolute value of the difference between the feature amount F B obtained for images B | F A -F B | by (4), a matching score Define. The matching score is calculated for the part using FV1 or FV2 as the feature quantity by the equation (5) defined for both AB images. {FV (A) -FV (B)} (5) where ‖‖ represents the norm of the vector. The matching score calculated as described above is calculated based on the image B obtained by applying a movement vector for moving the minute area b of the image B by △ x and △ y.
Is evaluated between the fixed images A. A large number of the motion vectors are generated at the same time, and the matching score | F A
It shall be adopted as the smallest of | -F B. (Competition of Motion Vector Candidates) The same operation is performed on pixels around the micro area b, and the motion vectors that have survived the competition are averaged each other within a certain neighborhood range. (Cooperative operation) Each small area of the image B moves based on the averaged motion vector. Next, using this destination as a base point, a motion vector candidate △ x ′, △ y ′ for further movement
Are generated again. The above successive operation is repeated several times to several tens of times. In the latter half of the successive operation, the evaluation criterion is changed to the evaluation of the matching score by the conventional method in which only the pixel value is compared. This is because, as shown in FIG. 3, this method (b) gives a unimodal matching score over a wide search range, and exhibits excellent ability in global optimal solution search, whereas the conventional method (b) This is because a) is not suitable for global search, but has sharp sensitivity in securing the accuracy of final matching. By the above-described motion vector competition and cooperative operation, the image B
Is expanded or contracted so as to best fit the image A, and the difference in shooting conditions is compensated. Moreover, after this operation is completed, a matching score | F A -F B | By displays a certain threshold θ or more areas, displaying the new building, collapsed, only a region aging of removal or the like occurs can do.

【0006】[0006]

【発明の効果】上述(1)(2)式のベクトルによって
地理画像の特徴を表わすと、小さい建造物や複雑な街並
みを有する地域ではベクトルの後半の要素の比率が高く
なり、他方、大きい建造物や単純な街並みを有する地域
ではベクトルの前半(大きな構造化要素)の成分が大き
くなり、人間が認識する際の「街並みの複雑さ」を定量
的に表現可能である。また、(3)式では、この街並み
の複雑さが増すに従ってF値が減少するというように、
複雑さの程度をスカラー量で一元的に表現可能である。
この特徴量を用いて定義される2画像間のマッチングス
コアは、2画像間のズレの量の広い範囲に亙って単峰性
の特性を持つ。撮影条件の差による2画像間のズレは一
般的には2次元的に生じるが、ズレの量とマッチングス
コアの関係を2画像の一致点を含む切断線に沿って1次
元表示した例を図3に示す。同図(a)はピクセル値評
価を用いた従来法によるマッチングスコアで、同図
(b)は本発明によるマッチングスコアの特性である。
以上のように本発明では大きなヅレを有する2つの画像
のマッチングを実行する際の指標としても常に真の解へ
の収束を実現することが可能である。従来法(a)のみ
を用いた場合には、途中の極小解(ローカルミニマ)に
補足されるため、真の解へ到達が困難となる。本発明の
実施例を以下に示す。図4、図5は一年間隔で同じ地域
を撮影した航空写真で、図5の方は、困難な撮影条件を
想定して人工的に歪めてある。この実施例では矩形の特
殊な場合として、正方形の構造化要素を用い、(3)式
においてN=3として処理を行った。歪みを吸収する写
像が完了した段階でマッチングスコアの低下している場
所を黒地に白ヌキの形で画像表現した結果を図6に示
す。この結果は専門家が手作業によって詳細に検討した
建造物等の変化域(図7に白ヌキの形で表現)をほぼ正
確に検出していて、経時変化自動検出における本発明の
有効性を示すものである。
When the features of the geographic image are represented by the vectors of the above equations (1) and (2), the ratio of the latter half of the vector is high in a small building or in an area having a complicated cityscape, while the large building is large. In an area having an object or a simple cityscape, the component of the first half (large structuring element) of the vector becomes large, and it is possible to quantitatively express "complexity of the cityscape" when a human recognizes. In equation (3), the F-number decreases as the complexity of the street increases,
The degree of complexity can be unitarily expressed by a scalar quantity.
The matching score between the two images defined using this feature amount has a unimodal characteristic over a wide range of the amount of deviation between the two images. Although the displacement between the two images due to the difference in the imaging conditions generally occurs two-dimensionally, an example in which the relationship between the amount of the displacement and the matching score is one-dimensionally displayed along a cutting line including the coincident point of the two images. 3 is shown. FIG. 7A shows a matching score according to a conventional method using pixel value evaluation, and FIG. 7B shows characteristics of the matching score according to the present invention.
As described above, in the present invention, it is possible to always achieve convergence to a true solution as an index when executing matching of two images having a large difference. When only the conventional method (a) is used, it is difficult to reach a true solution because it is supplemented by a local minimum solution (local minimum). Examples of the present invention will be described below. 4 and 5 are aerial photographs taken of the same area at one-year intervals, and FIG. 5 is artificially distorted assuming difficult photographing conditions. In this embodiment, as a special case of a rectangle, a square structuring element is used, and processing is performed with N = 3 in the equation (3). FIG. 6 shows the result of expressing a place where the matching score is lowered in a black background in the form of a white blank when the mapping for absorbing the distortion is completed. This result indicates that the area of change (represented in the form of white nucleus in FIG. 7) of a building or the like, which was examined by an expert in detail in detail, was almost accurately detected, and the effectiveness of the present invention in the automatic detection of change over time was confirmed. It is shown.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による画像処理装置の全体の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an image processing apparatus according to the present invention.

【図2】街路方向構造化要素分解による幾何学的特徴量
算出部の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a geometric feature amount calculation unit based on street direction structuring element decomposition.

【図3】本発明で用いているマッチング指標と画素移動
量の関係を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a matching index and a pixel movement amount used in the present invention.

【図4】処理すべき入力画像を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing an input image to be processed.

【図5】処理すべき入力画像を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing an input image to be processed.

【図6】本発明によって検出した建造物の変化候補域を
示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a change candidate area of a building detected according to the present invention.

【図7】専門家の手作業によって検出した建造物の変化
候補域を示す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change candidate area of a building detected by a manual operation of an expert.

フロントページの続き (72)発明者 角本 繁 東京都小平市上水本町6−5エステート上 水本町5号棟201号 (72)発明者 土居原 健 東京都町田市成瀬2751−28 Fターム(参考) 5B057 AA20 BA02 CD11 CE02 CE12 CG05 CH08 DA08 DA20 DB02 DC04 DC30 DC32 Continued on the front page (72) Inventor Shigeru Tsunomoto 6-5 Estate, Kamizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo No.5 Building No. 201, No.5 Mizumotocho (72) Inventor Takeshi Ken Doihara 2751-28 Naruse, Machida-shi, Tokyo F-term 5B057 AA20 BA02 CD11 CE02 CE12 CG05 CH08 DA08 DA20 DB02 DC04 DC30 DC32

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異なる地理画像から変化域を抽出する方
法であって、 地理画像A及び地理画像Bから、前記地理画像Aと前記
地理画像Bとの共通な街路を特定し、この共通な街路を
基準街路とする工程と、 地理画像A及び地理画像Bを、前記基準街路に並行な辺
を有する矩形図形に分解する工程と、 地理画像Aにおける前記矩形図形と地理画像Bにおける
前記矩形図形とからマッチングスコアを生成するマッチ
ングスコア生成工程と、 前記マッチングスコアに基づいて地理画像Bを伸縮する
工程と、 前記地理画像Aの矩形図形と前記伸縮された地理画像B
の矩形図形とを比較し、前記比較の結果、一致しない前
記矩形図形を抽出する工程とを有することを特徴とする
地理画像変化域の抽出方法。
1. A method for extracting a change area from different geographic images, comprising: identifying a common street between the geographic image A and the geographic image B from a geographic image A and a geographic image B; And a step of decomposing the geographic image A and the geographic image B into a rectangular figure having sides parallel to the reference street. The rectangular figure in the geographic image A and the rectangular figure in the geographic image B A matching score generating step of generating a matching score from the following: a step of expanding and contracting the geographic image B based on the matching score; a rectangular figure of the geographic image A and the expanded and contracted geographic image B
And extracting the inconsistent rectangular figure as a result of the comparison.
【請求項2】 マッチングスコアに基づいて地理画像B
を伸縮する工程は、 地理画像Aの矩形図形と地理画像Bの矩形図形とを比較
し、前記地理画像Bの矩形図形の移動ベクトルを生成す
る工程と、 前記移動ベクトルに基づいて地理画像Bを伸縮する工程
とを有することを特徴とする請求項1に記載の地理画像
変化域の抽出方法。
2. A geographic image B based on a matching score.
The step of expanding and contracting comprises: comparing the rectangular figure of the geographic image A and the rectangular figure of the geographic image B to generate a movement vector of the rectangular figure of the geographic image B; and generating the geographic image B based on the movement vector. The method of extracting a geographic image change area according to claim 1, further comprising a step of expanding and contracting.
【請求項3】 マッチングスコア生成工程は、 矩形図形をN種類の大きさの矩形にスペクトル分解し、
N次元ベクトルを生成し、地理画像AのN次元ベクトル
と地理画像BのN次元ベクトルとを比較し、この比較の
結果に基づいてマッチングスコアを生成するマッチング
スコア生成工程であることを特徴とする請求項1又は請
求項2に記載の地理画像変化域の抽出方法。
3. A matching score generating step includes: spectrally decomposing a rectangular figure into rectangles of N kinds of sizes;
A matching score generating step of generating an N-dimensional vector, comparing the N-dimensional vector of the geographic image A with the N-dimensional vector of the geographic image B, and generating a matching score based on a result of the comparison. The method of extracting a geographic image change area according to claim 1 or 2.
【請求項4】 マッチングスコア生成工程は、 矩形図形をN種類の辺を二乗した矩形にスペクトル分解
し、N次元ベクトルを生成し、地理画像AのN次元ベク
トルと地理画像BのN次元ベクトルを比較し、この比較
の結果に基づいてマッチングスコアを生成するマッチン
グスコア生成工程であることを特徴とする請求項1又は
請求項2に記載の地理画像変化域の抽出方法。
4. A matching score generation step includes: spectrally decomposing a rectangular figure into rectangles in which N types of sides are squared; generating an N-dimensional vector; and calculating an N-dimensional vector of the geographic image A and an N-dimensional vector of the geographic image B. 3. The method for extracting a geographic image change area according to claim 1, further comprising a matching score generating step of comparing and generating a matching score based on a result of the comparison.
【請求項5】 マッチングスコア生成工程は、 矩形図形をN種類の辺を三乗した矩形にスペクトル分解
し、N次元ベクトルを生成し、地理画像AのN次元ベク
トルと地理画像BのN次元ベクトルとを比較し、この比
較の結果に基づいてマッチングスコアを生成するマッチ
ングスコア生成工程であることを特徴とする請求項1又
は請求項2に記載の地理画像変化域の抽出方法。
5. A matching score generating step includes: spectrally decomposing a rectangular figure into rectangles in which N types of sides are cubed to generate N-dimensional vectors; and generating an N-dimensional vector of the geographic image A and an N-dimensional vector of the geographic image B. 3. The method of extracting a geographic image change area according to claim 1, wherein the method is a matching score generating step of generating a matching score based on a result of the comparison. 4.
【請求項6】 異なる地理画像から変化域を抽出する装
置であって、 地理画像A及び地理画像Bから、前記地理画像Aと前記
地理画像Bとの共通な街路を抽出させる手段と、 地理画像Aを前記共通な街路に並行な辺を有する矩形図
形に分解させる手段と、 地理画像Bを前記共通な街路に平行な辺を有する矩形図
形に分解させる手段と、 地理画像Aにおける前記矩形図形と地理画像Bにおける
前記矩形図形とからマッチングスコアを生成するマッチ
ングスコア生成手段と、 前記マッチングスコアに基づいて地理画像Bを伸縮させ
る手段と、 前記地理画像Aの矩形図形と前記伸縮された地理画像B
の矩形図形とを比較し、前記比較の結果、一致し無い前
記矩形図形を抽出させる手段とを有することを特徴とす
る地理画像変化域の抽出装置。
6. An apparatus for extracting a change area from different geographic images, comprising: means for extracting a common street between the geographic images A and B from the geographic images A and B; A means for decomposing A into rectangular figures having sides parallel to the common street; A means for decomposing geographic image B into rectangular figures having sides parallel to the common street; A matching score generating means for generating a matching score from the rectangular figure in the geographic image B; a means for expanding and contracting the geographic image B based on the matching score; a rectangular figure in the geographic image A and the expanded geographic image B
A means for comparing the rectangular figure with a rectangular figure, and extracting the rectangular figure that does not match as a result of the comparison.
【請求項7】 マッチングスコアに基づいて地理画像B
を伸縮させる手段は地理画像Aの矩形図形と地理画像B
の矩形図形とを比較し、地理画像Bの矩形図形の移動ベ
クトルを生成させる手段と、 前記移動ベクトルに基づいて地理画像Bを伸縮させる手
段とを有することを特徴とする請求項6に記載の地理画
像変化域の抽出装置。
7. A geographic image B based on a matching score
The means for expanding and contracting is a rectangular figure of geographic image A and geographic image B
7. The method according to claim 6, further comprising: means for comparing a rectangular figure of the geographic image B to generate a movement vector of the rectangular figure of the geographic image B; and means for expanding and contracting the geographic image B based on the movement vector. Geographic image change area extraction device.
【請求項8】 マッチングスコア生成手段は、 矩形図形をN種類の大きさの矩形にスペクトル分解し、
N次元ベクトルを生成し、地理画像Aの前記N次元ベク
トルと地理画像BのN次元ベクトルとを比較し、この比
較の結果に基づいてマッチングスコアを生成するマッチ
ングスコア生成手段であることを特徴とする請求項6又
は請求項7に記載の地理画像変化域の抽出装置。
8. The matching score generating means spectrally decomposes a rectangular figure into rectangles of N sizes,
Matching score generating means for generating an N-dimensional vector, comparing the N-dimensional vector of the geographic image A with the N-dimensional vector of the geographic image B, and generating a matching score based on a result of the comparison. The geographic image change area extraction device according to claim 6 or 7, wherein
【請求項9】 マッチングスコア生成手段は、 矩形図形をN種類の辺を二乗した矩形にスペクトル分解
し、N次元ベクトルを生成し、地理画像Aの前記N次元
ベクトルと地理画像BのN次元ベクトルとを比較し、こ
の比較の結果に基づいてマッチングスコアを生成するマ
ッチングスコア生成手段であることを特徴とする請求項
6又は請求項7に記載の地理画像変化域の抽出装置。
9. A matching score generating means for spectrally decomposing a rectangular figure into a rectangle obtained by squaring N types of sides, generating an N-dimensional vector, and generating the N-dimensional vector of the geographic image A and the N-dimensional vector of the geographic image B. 8. The geographic image change area extraction device according to claim 6, wherein the extraction device is a matching score generation unit that generates a matching score based on a result of the comparison. 8.
【請求項10】 マッチングスコア生成手段は、 矩形図形をN種類の辺を三乗した矩形にスペクトル分解
し、N次元ベクトルを生成し、地理画像Aの前記N次元
ベクトルと地理画像BのN次元ベクトルとを比較し、こ
の比較の結果に基づいてマッチングスコアを生成するマ
ッチングスコア生成手段であることを特徴とする請求項
6又は請求項7に記載の地理画像変化域の抽出装置。
10. A matching score generating means, which spectrally decomposes a rectangular figure into rectangles in which N types of sides are cubed, generates an N-dimensional vector, and generates the N-dimensional vector of the geographic image A and the N-dimensional vector of the geographic image B. 8. The geographic image change area extracting apparatus according to claim 6, wherein the apparatus is a matching score generating unit that compares a vector with a vector and generates a matching score based on a result of the comparison.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005173128A (en) * 2003-12-10 2005-06-30 Hitachi Ltd Contour shape extractor
JP5076190B1 (en) * 2011-10-03 2012-11-21 光昭 花畑 Damage status monitoring system
WO2013051300A1 (en) * 2011-10-03 2013-04-11 Hanabata Mitsuaki Disaster circumstance ascertainment system
JP2018031766A (en) * 2016-07-01 2018-03-01 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company Method and apparatus for simulating spectral information of geographic areas

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005173128A (en) * 2003-12-10 2005-06-30 Hitachi Ltd Contour shape extractor
JP4639044B2 (en) * 2003-12-10 2011-02-23 株式会社日立ソリューションズ Contour shape extraction device
JP5076190B1 (en) * 2011-10-03 2012-11-21 光昭 花畑 Damage status monitoring system
WO2013051300A1 (en) * 2011-10-03 2013-04-11 Hanabata Mitsuaki Disaster circumstance ascertainment system
JP2018031766A (en) * 2016-07-01 2018-03-01 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company Method and apparatus for simulating spectral information of geographic areas
JP7195724B2 (en) 2016-07-01 2022-12-26 ザ・ボーイング・カンパニー Method and Apparatus for Simulating Spectral Information for Geographic Areas
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