JP2003317081A

JP2003317081A - ３次元モデル生成システム及び方法、並びにコンピュータ・プログラム

Info

Publication number: JP2003317081A
Application number: JP2002123511A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Oto; 康紀大戸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】飛行機や衛星などを用いて上空から地上に向
けてレーザを照射することによって得られた平面に分布
する高さ情報を基に、地上に存在する建造物についての
３次元モデルを生成する。【解決手段】観測領域を方形セルに分割した後、隣接
するセル間において単一平面への当てはめが可能であれ
ば、これらを併合することによって平面集合を取得し、
これらの境界線を少ない曲点を持つ折れ線として抽出を
行い、垂直面を補うことによって、３Ｄポリゴンで構成
された建造物を取得する。建物地図を必要とせず、ま
た、観測位置の分布が不規則であってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地表に分布する高
さ情報を基に地表の３次元的な形状の抽出を行なう３次
元モデル生成システム及び方法、並びにコンピュータ・
プログラムに係り、特に、飛行機や衛星などを用いて上
空から地上に向けてレーザを照射することによって得ら
れた平面に分布する高さ情報を基に、地上に存在する建
造物についての３次元モデルを生成する３次元モデル生
成システム及び方法、並びにコンピュータ・プログラム
に関する。

【０００２】さらに詳しくは、本発明は、２次元平面上
に不規則に分布する高さ情報に基づいて３次元形状を有
する建造物の外観を表わした３次元モデルを作成する３
次元モデル生成システム及び方法、並びにコンピュータ
・プログラムに係り、特に、２次元平面上に不規則に分
布する高さ情報に基づいて屋根（上面）や外壁（垂直
面）などからなる建造物の３次元モデルを生成する３次
元モデル生成システム及び方法、並びにコンピュータ・
プログラムに関する。

【０００３】

【従来の技術】昨今の情報技術の革新に伴い、さまざま
な情報コンテンツがコンピュータ上で作成・編集され、
情報蓄積、情報配信などのサービスが行われるようにな
ってきた。例えば、建物や道路などの地図情報や地理情
報がコンピュータ上で統合されて、道案内や観光案内な
ど地図画像を利用した地域情報提供サービスが行なわれ
ている。また、ＧＰＳ（Global Positioning System）
などで検出されたユーザの現在位置情報を利用して、車
や船舶あるいは歩行者などの移動体に対するリアルタイ
ムのナビゲーション・サービスなども提供されている。

【０００４】地図又は地理情報は、地表での測量によっ
て得られる他、飛行機や衛星などを利用して上空からの
観察結果を基に作成することができる。最近では、飛行
機や衛星などを用いて、上空から地上に向けてレーザを
照射することによって計測された地表の高さ情報を基に
地表の３次元形状を算出することもできる。地図は一般
に正射投影であるのに対して、航空写真や衛星写真は中
心投影である。上空から測定された高さ情報に対して地
理的な誤差を補正し、正確な地理情報を与えてオルソ化
することにより、地図上の各観測点に高さ情報をマッピ
ングすることができる。以下、本明細書中では、２次元
平面上の各観測点に高さ情報がマッピングされたデータ
のことを「エレベーション・データ」と呼ぶ。

【０００５】地図情報は基本的には２次元平面的な位置
情報であるが、このような高さ情報と統合することによ
り、地形の起伏などの地勢情報を扱うことができる。こ
の結果、ナビゲーション・システムなどにおいては地形
の起伏や景観などを考慮して、立体的、３次元的な地図
画像を表示することができるなど、より高品位な地図情
報表示サービスを提供することができる。あるいは、こ
のような３次元的な地図情報を、治水シミュレーション
などの公共サービス、仮想空間を利用したシステムへ
適用することができる。

【０００６】また、高さ情報の他の利用形態として、建
物の３次元形状の作成を挙げることができる。すなわ
ち、２次元平面上に分布する高さ情報を基に地上に存在
する建造物を検出することにより建物の立地領域を取得
して、これに含まれる高さ情報を平滑化した高さを求
め、この高さ分だけ建物の立地領域を引き上げることに
よって、建物の３次元形状を作成することができる。

【０００７】しかしながら、このような場合、建物形状
がピラミッド型をしているなど、底面の引き上げ操作に
よって作成できない形状を持った建物に対しては、そ
の３次元形状が異なるモデルを作成してしまうといった
問題がある。

【０００８】また、上空から高さ情報を計測するという
風やその他の天候に影響を受ける不安定な測定環境のた
め、地上の観測位置の分布は飛行機の軌跡に応じて不規
則になりがちである。このため、２次元平面上の各観測
点に高さ情報がマッピングされたエレベーション・デー
タのみでは建造物を正確に抽出することができず、別途
建物地図などのデータが必要となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、飛行
機や衛星などを用いて上空から地上に向けてレーザを照
射することによって得られた平面に分布する高さ情報を
基に、地上に存在する建造物についての３次元モデルを
好適に生成することができる、優れた３次元モデル生成
システム及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを
提供することにある。

【００１０】本発明のさらなる目的は、２次元平面上に
不規則に分布する高さ情報に基づいて３次元形状を有す
る建造物の外観を表わした３次元モデルを好適に作成す
ることができる、優れた３次元モデル生成システム及び
方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供すること
にある。

【００１１】本発明のさらなる目的は、２次元平面上に
不規則に分布する高さ情報に基づいて屋根（上面）や外
壁（垂直面）などからなる建造物の３次元モデルを好適
に生成することができる、優れた３次元モデル生成シス
テム及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供
することにある。

【００１２】本発明のさらなる目的は、建物地図などの
付加的な情報を用いずに、地上の各観測点に高さ情報が
マッピングされたエレベーション・データのみを用いて
地上に存在する建造物の３次元モデルを好適に生成する
ことができる、優れた３次元モデル生成システム及び方
法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、２次元平面上の各観測点に高さ情報がマッピングさ
れたエレベーション・データを基に建物モデルを生成す
る３次元モデル生成システム又は３次元モデル生成方法
であって、２次元平面上で観測点が存在する観測領域を
メッシュ状に分割して、平面に当てはめられた観測点集
合を分割されたセルに登録するセル生成手段又はステッ
プと、隣接するセルを集めて平面として統合する平面統
合手段又はステップと、統合された各平面についての境
界線を抽出する境界線抽出手段又はステップと、隣接す
る平面境界の稜線群で構成される３次元平面を作成する
３次元平面作成手段又はステップと、を具備することを
特徴とする３次元モデル生成システム又は３次元モデル
生成方法である。

【００１４】但し、ここで言う「システム」とは、複数
の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が
論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュ
ールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

【００１５】本発明の第１の側面に係る３次元モデル生
成システム又は３次元モデル生成方法によれば、観測領
域を方形セルに分割した後、隣接するセル間において単
一平面への当てはめが可能であれば、これらを併合する
ことによって平面集合を取得し、これらの境界線を少な
い曲点を持つ折れ線として抽出を行い、隣接する平面の
境界に垂直面を補うことによって、３Ｄポリゴンで構成
された建造物を取得する。

【００１６】したがって、２次元平面上の各観測点に高
さ情報がマッピングされたエレベーション・データを基
に建物モデルを生成するに際して、建物地図を必要とせ
ず、また、観測位置の分布が不規則であってもよい。

【００１７】すなわち、本発明の第１の側面に係る３次
元モデル生成システム又は３次元モデル生成方法によれ
ば、飛行機や衛星などを用いて上空から地上に向けてレ
ーザを照射することによって得られた平面に分布する高
さ情報のみに基づいて、地上に存在する建造物について
の３次元モデルを生成することができる訳である。

【００１８】ここで、飛行機など上空から地上に向けて
レーザを照射することによって得られたエレベーション
・データには、観測点分布に規則性がない。そこで、前
記セル生成手段又はステップでは、観測点位置を測定座
標系から処理座標系に規格化してから観測点領域のメッ
シュ分割を行なうようにしてもよい。

【００１９】また、前記セル生成手段又はステップは、
観測点領域をメッシュ状に分割して、初期平面を構成す
る最小セルに分割するようにしてもよい。そして、観測
点分布に規則性がないので、観測点が存在しない最小セ
ルを平均標高が最も低い周辺のセルに統合するようにし
てもよい。これは、観測点の空白部分の多くが、レーザ
測量の際に建物の陰になっているという経験則から、本
発明者らは最も低い位置であわせることが妥当であると
考えたからである。

【００２０】あるいは、前記セル生成手段又はステップ
は、必ずしも最小セルになるまでメッシュを細分化する
必要はなく、平面に当てはめることが可能な観測点集合
になるまで観測点が存在する領域をメッシュ状に分割し
続けるようにして、平面に当てはめることが可能な観測
領域においてはなるべく大きなセルを残すようにしても
よい。

【００２１】また、前記平面統合手段又はステップは、
隣接する各セルに含まれる観測点の高さ情報を基にそれ
ぞれの回帰平面を推定し、その相関係数が所定値よりも
大きい場合に同じ平面として統合するようにしてもよ
い。

【００２２】また、前記平面統合手段又はステップは、
統合相手と共有する頂点を連結して、統合した平面につ
いての新たな稜線構造を作成するようにしてもよい。

【００２３】また、前記境界線抽出手段又はステップ
は、各稜線を直線への当てはめを試み、直線への当ては
めに失敗した稜線に曲点を挿入して２以上の稜線に分割
するようにしてもよい。

【００２４】ここで、稜線上の単一直線として近似不可
能な場所で曲点を取得するようにすればよい。

【００２５】また、ループ状の稜線に対しては、該ルー
プを構成する頂点の重心から円を描いて半径を小さくし
ていくことによって、走査範囲にかかった場所の重心を
曲点として取得するようにすればよい。

【００２６】また、ループ状ではなく端点を持つ稜線に
対して、垂直二等分線を引き、その上に中心が存在し両
端点を通る円弧によって走査して、曲点の抽出を行なう
ようにすればよい。

【００２７】また、前記３次元平面作成手段又はステッ
プは、境界線を跨いで隣接する両平面において、境界線
部分における高低差に応じて垂直面を挿入するようにし
てもよい。

【００２８】ここで、稜線を跨いで隣接する両平面間で
該稜線を共有する場合には、該稜線に垂直面を挿入しな
いようにすればよい。

【００２９】また、稜線を跨いで隣接する両平面間で該
稜線の一端点のみを共有する場合には、該共有する端点
と共有しない残りの端点で形成される垂直面を該稜線間
に挿入するようにすればよい。

【００３０】また、稜線を跨いで隣接する両平面間で該
稜線の端点をまったく共有しない場合には、各稜線の端
点で形成される垂直面を該稜線間に挿入するようにすれ
ばよい。

【００３１】また、本発明の第２の側面は、２次元平面
上の各観測点に高さ情報がマッピングされたエレベーシ
ョン・データを基に建物モデルを生成するための処理を
コンピュータ・システム上で実行するようにコンピュー
タ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであ
って、２次元平面上で観測点が存在する観測領域をメッ
シュ状に分割して、平面に当てはめられた観測点集合を
分割されたセルに登録するセル生成ステップと、隣接す
るセルを集めて平面として統合する平面統合ステップ
と、統合された各平面についての境界線を抽出する境界
線抽出ステップと、隣接する平面境界の稜線群で構成さ
れる３次元平面を作成する３次元平面作成ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム
である。

【００３２】本発明の第２の側面に係るコンピュータ・
プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理
を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコ
ンピュータ・プログラムを定義したものである。換言す
れば、本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログ
ラムをコンピュータ・システムにインストールすること
によって、コンピュータ・システム上では協働的作用が
発揮され、本発明の第１の側面に係る３次元モデル生成
システム又は３次元モデル生成方法と同様の作用効果を
得ることができる。

【００３３】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより
詳細な説明によって明らかになるであろう。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について詳解する。

【００３５】本発明は、飛行機などを用いて上空から地
上に向けてレーザを照射することによって得られる、平
面に分布した高さ情報から地上に存在する建造物の形状
を３次元ポリゴンの集合として求めるものである。

【００３６】上空から測定された高さ情報に対して地理
的な誤差を補正し、正確な地理情報を与えてオルソ化す
ることにより、地図上の各観測点に高さ情報をマッピン
グすることができる。

【００３７】図１には、２次元平面上に高さ情報がマッ
ピングされている様子を示している。同図に示す２次元
平面は、平野部、山岳部、郊外、都心などの地表面を表
わし、ｘｙ各方向に高さ情報（エレベーション・デー
タ）が取得され、各点（ｘ，ｙ）におけるｚ座標値とし
て表わされている。

【００３８】上空から高さ情報を計測するという風やそ
の他の天候に影響を受ける不安定な測定環境のため、地
上の観測位置の分布は飛行機の軌跡に応じて不規則にな
りがちである。本実施形態では、平面上に分布した観測
点の位置に規則性はないもの年、その分布もまた一様で
ないことを想定する。実データを見ると、観測点分布は
飛行経路に依存しており、飛行経路前面にある建物の構
成面位置には観測点が多く、観測精度もよい。逆に飛行
経路に対して建物の後ろ側に位置する場所においては、
観測点分布の空白が見られる（図２を参照のこと）。

【００３９】図３には、本実施形態に係る、２次元平面
上の各観測点に高さ情報がマッピングされたエレベーシ
ョン・データを基に地上に存在する建造物についての３
次元モデルを生成するための処理手順を概略的に示して
いる。この処理手順は、例えばコンピュータ・システム
上で所定のアプリケーション・ソフトウェアを実行する
という形態で実現される。この処理手順は以下の各工程
で構成される。

【００４０】（１）観測点位置を規格化する（２）観測点が存在する領域をメッシュ状に分割する（３）観測点集合を読み込み、セルに登録する（４）最小セルを平面として登録する（５）隣接するセルを集めて平面として統合する（６）各平面に対して最小折れ曲がり数を持つ境界線を
作成する（７）境界線を３次元化する（８）境界線を跨ぐ平面間の高さの相違に応じて垂直面
を作成する（９）上記の工程により作成したポリゴンを保存する

【００４１】Ａ．観測点位置の規格化本実施形態では、観測点分布に規則性がないことを想定
している（上述）。このため、観測点が存在する領域を
メッシュ状に分割して、観測点集合をメッシュ・セルへ
登録する。この際、領域の範囲が示されていない場合に
は、前処理として観測点が存在する領域を求めておく。

【００４２】図４には、観測点を規格化するための前処
理の流れを示している。まず、観測点データの（ｘ，
ｙ，ｚ）の値がどのように並んでいるかを指定する。指
定がない場合は、（ｘ，ｙ，ｚ）と並んでいると仮定し
ている。

【００４３】Ａ−１．統計情報の取得次いで、統計情報として、観測点個数とその分布位置の
取得を行なう。そして、一調整情報の生成を行ない、本
処理における観測位置の規格化を行なう。

【００４４】図４に示す処理フローでは、前処理部分を
独立したプログラムで行なうように構成されている。こ
れは、あらかじめ統計情報がない場合には前処理を行
い、位置情報生成のための統計情報をファイル出力して
終了するようになっている。

【００４５】Ａ−２．観測位置の規格化２次元平面上にマッピングされている各観測点を測定座
標系から処理座標系に規格化する。図５には、観測領域
が方形の場合の観測位置を規格化する様子を示してい
る。同図に示すように、観測領域の平行移動と回転によ
って観測位置の規格化が行なわれる。

【００４６】これに対し、観測領域が不定形の場合に
は、図６に示すように、平行移動のみによって観測位置
の規格化を行なう。

【００４７】Ｂ．メッシュ・セルへの登録上述した観測領域の規格化を行なった後、この観測領域
を方形メッシュによって個々のセルを最小処理単位とし
て、初期平面を登録していく。図７には、観測領域をメ
ッシュ状に分割する様子を示している。

【００４８】本実施形態では観測点の分布が均一でない
ことから、図示の通り、観測点がその内部に存在しない
セルが存在する。そして、これらのセルでは平面を構成
することができないことから、これらのセルを平面の統
合（後述）前に除去しておく必要がある（図２を参照の
こと）。そこで、このような観測点を含まないセルをそ
のセル周辺において観測点の平均標高が最も低いセルに
統合するようにした。これは、観測点の空白部分の多く
がレーザ測量の際に建物の陰になっているという経験則
から、最も低い位置であわせることが妥当であると考え
たためである。

【００４９】Ｃ．統合開始平面の作成次いで、各メッシュ・セルに対して、統合処理を行うた
めの最小単位となる平面の割り当てを行なう。

【００５０】図９には、各メッシュ・セルに対して最小
単位となる平面を割り当てている様子を示している。最
小単位となる各平面は、頂点を連結して構成される稜線
ループをセル境界としており、また、稜線を介して隣接
する平面情報へアクセスすることができる。言い換えれ
ば、この時点での平面は、セルの頂点とセルの境界によ
って定義される。

【００５１】そして、ここで作成した平面を平面リスト
に登録しておく。なお、平面リストは面積が小さいもの
から順に整列されている。

【００５２】なお、平面リストを作成する際、必ずしも
すべての領域を最小単位のセルに分割する必要はない。
すなわち、回帰平面（図１０を参照のこと）への寄与率
の高い領域に関しては、敢えてセル分割して処理対象セ
ルの個数を増やす必要はない。

【００５３】図１１〜図１３には、平面リストを作成す
るための変形例について図解している。図１１に示すよ
うな観測領域において、各観測点の高さ情報を基に最小
二乗法により当てはめられた回帰平面を推定して、その
相関係数が所定値よりも大きければ観測領域を単一の平
面とみなして、これ以上分割を行なわない。

【００５４】他方、推定した回帰平面の相関係数が所定
値を下回る場合には、当該観測領域は単一の平面に当て
はめることができないと判断して、図１２に示すように
領域を縦横各方向に２等分して４個のセル領域に分割す
る。そして、各分割セルについて同様に回帰平面を推定
して、その相関係数の大小により分割セルが単一の平面
に当てはめられるかどうか、逆に言えばさらにセル分割
が必要かどうかを判定する。

【００５５】このような回帰平面の評価及びセル分割を
繰り返すことによって、最終的には図１３に示すよう
に、平面への当てはめを行なうことができたかどうかに
応じて分割回数すなわちセル・サイズが異なる最終分割
セルが生成され、これが平面リストに登録される。この
場合も、平面リストは面積が小さいものから順に整列さ
れている。

【００５６】図１４には、この変形例において平面リス
ト作成するための処理手順をフローチャートの形式で示
している。

【００５７】まず、観測領域全体をセルとして（ステッ
プＳ１１）、セルをセル・リストに登録する（ステップ
Ｓ１２）。そして、このセル・リストからセルを１つず
つ取り出して（ステップＳ１３）、セル・リストが空に
なるまで各セルに対して以下の処理を繰り返し実行する
（ステップＳ１４）。

【００５８】まず、取り出したセル内に観測点が存在す
るかどうかを判別して（ステップＳ１５）、観測点が存
在しない場合には、当該セルを平面リストに登録して
（ステップＳ１９）、ステップＳ１３に戻り、セル・リ
ストの次のセルについての処理を行なう。

【００５９】また、取り出したセル内に観測点が存在す
る場合には、当該セルの各観測点の高さ情報を基に最小
二乗法により回帰平面を推定する（ステップＳ１６）。
そして、求められた回帰平面の相関係数が指定された値
よりも大きいかどうかにより寄与率を判定する（ステッ
プＳ１７）。

【００６０】寄与率が規定範囲内であれば、当該セルを
平面リストに登録して（ステップＳ１９）、ステップＳ
１３に戻り、セル・リストの次のセルについての処理を
行なう。

【００６１】一方、寄与率が規定範囲を外れる場合に
は、当該セルを回帰平面に当てはめることができないと
みなし、これをさらに縦横方向にそれぞれ２等分して４
つのセルに分割して（ステップＳ１８）、ステップＳ１
２に戻り、セル・リストに登録する。

【００６２】Ｄ．平面統合平面統合は、該当する平面と、統合しようとしている平
面に含まれている観測点の高さ情報を基に、最小自乗法
によりそれぞれの回帰平面（図１０を参照のこと）を推
定し、その相関係数が指定された値よりも大きい場合に
はこれらは同じ平面であると同定して統合する。

【００６３】図１５には、平面統合を行なうための処理
手順をフローチャートの形式で示している。

【００６４】まず、平面リストから平面を取得する（ス
テップＳ２１）。平面リストは面積が小さいものから順
に整列されている。また、同じ面積を持つ平面の場合は
古いものから順に取得できるようになっている。このこ
とから、平面統合においては最も小さな面積の平面から
処理されることになる。

【００６５】次いで、平面統合の指標として、自らが持
つ法線ベクトルと隣接する平面群が持つ法線ベクトルと
の内積を用い（ステップＳ２２）。

【００６６】そして、平面統合の候補者リストとして、
観測領域の端に位置するものと、すでに平面統合ができ
ないと判断されている稜線をともに有する平面を除い
て、内積の値の大きい順に候補者リストを作成し（ステ
ップＳ２３）、登録を行なう（ステップＳ２４）。観測
領域の端に位置するセルは、観測点が少なくノイズの影
響を受け易いことから、他の平面に統合しないことによ
りノイズの伝播を防止するようにした。

【００６７】次いで、平面統合の指標が大きい物から順
に候補者リストから候補を取り出し（ステップＳ２
５）、単一平面として近似することが可能かどうかの統
合テストを行なう（ステップＳ２６）。ここで言う統合
テストは、該当する平面と、統合しようとしている平面
に含まれている各観測点の高さ情報を基に、最小自乗法
によりそれぞれの回帰平面を推定し、その相関係数が指
定された値よりも大きいかどうかで実施される。

【００６８】統合が行なわれれば（ステップＳ２７）、
統合相手となった平面を平面リストから削除して、自ら
を平面リストへ挿入する（ステップＳ２８）。そして、
どの平面リストに対しても統合することができない場合
には（ステップＳ２５）、当該平面を最終平面リストに
登録する（ステップＳ２９）。

【００６９】このようにして、最終的には、平面リスト
内のすべての平面について可能な限り統合が行なわれ、
最終平面リストに登録されることになる（ステップＳ２
９）。

【００７０】セルは頂点ｖとセル境界ｅを持つ。したが
って、平面は、平面を構成するセルの頂点ｖとセル境界
ｅを用いて、頂点を連結した稜線の構造として記述され
る。平面が隣接するセル又は平面を統合したとき、当該
平面はその統合相手が持つ頂点を連結して、新たな稜線
構造を作成する。

【００７１】図１６には、平面統合を行なったときに頂
点連結（稜線）構造が変化する様子を示している。同図
では、面０〜３という４つの面が示されており、このう
ち面０と面１が統合テスト（前述）を経て統合される。
面０は、頂点ｖ３，ｖ４，ｖ５，ｖ６と、頂点間を連結
した稜線ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４からなる。また、面１
は、頂点ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ６と、頂点間を連結した
稜線ｅ５，ｅ６，ｅ７，ｅ８からなる。そして、面０と
面１は、稜線ｅ１及び稜線ｅ７を境界とし、頂点ｖ３と
ｖ６を共有している。

【００７２】図１７には、平面統合を行なう前の面０及
び面１の稜線構造を示している。同図に示すように、面
０は、稜線ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４を持ち、ｅ１で面１
に接するとともに、ｅ２及びｅ４において面３及び面２
とそれぞれ接している。また、面１は、稜線ｅ５，ｅ
６，ｅ７，ｅ８を持ち、ｅ７で面０に接するとともに、
ｅ６及びｅ８で面３及び面２とそれぞれ接している。破
線で囲われた部分からも判るように、面０と面１は、稜
線ｅ１−ｅ７によって連結されていることが示されてい
る。

【００７３】図１８には、統合中の稜線構造を示してい
る。同図では、稜線ｅ２とｅ６はともに面３を共有し、
また、稜線ｅ４とｅ８はともに面２を共有していること
が示されている。したがって、これらの稜線をそれぞれ
１つに統合する必要がある。

【００７４】図１９には、隣接する稜線を統合する様子
を図解している。同図では、稜線ｅ４とｅ８が１つに統
合されている。この稜線間では、頂点ｖ６を共有してい
ることから、これを１つにまとめ、新しい稜線ｅ９を生
成している。この結果、図２０に示すような稜線構造に
なる。

【００７５】図２１には、平面統合の途中状態における
観測領域の様子を示している。平面を統合することによ
って、平面境界とその頂点連結が変化する。また、隣接
する平面の統合ができなくなったことによって、当該平
面が持つ境界の一部が固定されていることがある。そし
て、この境界を挟んで隣接する平面を統合することはで
きない。

【００７６】図２２には、平面の統合処理が終了した観
測領域の様子を示している。同図では、固定化されてい
ない境界が存在しなくなったことが示されている。そし
て、この平面は最終平面リストに登録される。

【００７７】なお、これらの固定化された境界を共有す
る平面において、統合化処理が行なわれる場合、固定化
状態を無効にして、当該平面に対する統合を行なうこと
はできない。

【００７８】Ｅ．境界線（２Ｄ）の抽出最終平面リストに登録されている各平面に対して、前項
Ｄで取得した固定化境界に対応する、最小曲点を持つ折
れ線を取得する。この段階では、２次元上の領域を指定
するための領域であり、各頂点は２次元となっている。

【００７９】図２３には、平面の境界線の構造を示して
いる。同図に示す例では、面０には稜線ｅ１，ｅ２，ｅ
３があり、それぞれ面１、面２、面３に接している。ま
た、隣接するそれぞれの平面が稜線を介して参照するこ
とができる。

【００８０】平面統合により統合相手と共有する頂点の
連結が行なわれている（前述）。図２３に示す例では、
稜線ｅ１には頂点連結としてｖ８−ｖ１−ｖ２が登録さ
れている。同様に、稜線ｅ２には頂点連結としてｖ２−
ｖ３−ｖ４−ｖ５−ｖ６が、稜線ｅ３には頂点連結とし
てｖ６−ｖ７−ｖ８がそれぞれ登録されている。ｅ１と
ｅ３は直線型の稜線であり、ｅ２はＬ字型の稜線であ
る。

【００８１】ｖ２，ｖ６，ｖ８は、各稜線の端点であ
り、３以上の平面と接するので、この処理過程で取得し
ようとしている境界線（２Ｄ）の端点又は頂点となる。
また、端点以外のセルの頂点ｖ１，ｖ３，ｖ４，ｖ５，
ｖ７は、稜線の「中間点」として扱われる。

【００８２】図２４には、図２３に示した面０を構成す
る各稜線における頂点連結の様子を示している。同図に
示す例では、境界線を介して稜線のリストｅ１−ｅ２−
ｅ３が構成され、それぞれの稜線は参照することができ
る面すなわち面１，面２，面３を指している。

【００８３】また、図２５には、図２３に示した面０に
ついての頂点連結の様子を示している。稜線は２つの平
面によって共有され、また、稜線を構成する頂点連結の
方向を上から平面を見下ろしたときに左回りになるよう
にアクセスされる。

【００８４】平面の境界線の構造としては、図２６に示
すようにループ状になっているものもある。同図に示す
例では、面０は、頂点ｖ１〜ｖ８を連結してなる稜線ｅ
１によって、これを取り囲む面１からは島のように孤立
している。

【００８５】図２７には、この場合の頂点リスト構造を
示している。同図では、面０が稜線ｅ１を持ち、隣接す
る面１がこの稜線ｅ１を介して参照できることが示され
ている。また、稜線ｅ１は、８つの頂点ｖ１〜ｖ８の連
結により構成されることが示されている。

【００８６】一方、図２８に示すように、１つの平面に
対して複数の稜線が存在しており、それぞれが島状にな
っている場合もある。図２９には、このような島状態の
平面の境界線を表現するためのデータ構造を示してい
る。同図では、面０が個々の島に対応する境界線１〜３
を持っていること、並びに、境界線１が稜線ｅ１−ｅ２
で構成され、境界線２が稜線ｅ３−ｅ４で構成され、境
界線３が稜線ｅ５で構成されていることを示している。

【００８７】図３０には、各平面における境界線（２
Ｄ）を抽出するための処理手順をフローチャートの形式
で示している。

【００８８】まず、平面を構成する境界線集合（図２４
又は図２９を参照のこと）から境界線を取得する（ステ
ップＳ３１）。ここで取得される境界線は、１以上の稜
線からなる閉折れ線を示している。

【００８９】次いで、この境界線を構成する稜線を取得
して（ステップＳ３２）、稜線がループ状になっている
場合（図２６を参照のこと）と、そうでない場合（図２
３を参照のこと）に分けて（ステップＳ３３）、稜線に
ついての処理を行なう。

【００９０】前者の稜線がループ状になっている場合、
まず曲点の探索を行ない（ステップＳ３４）、曲点で複
数の稜線に分割して（ステップＳ３５）、得られた各稜
線を登録しておく（ステップＳ３６）。

【００９１】ここで、ループ状の稜線から曲線を探索す
るための方法について、図３１を参照しながら説明す
る。同図に示すように、稜線を構成する中間点（前述）
群の重心から円を描き、その半径を小さくしていくこと
によって、走査範囲内にかかった場所の重心を曲点とし
て採用する。曲点を２以上見つけ、境界線に曲点を挿入
することによって、２以上の稜線に分割する。この後、
他の平面と隣接している稜線と同様に、それぞれ直線へ
の当てはめを行なう。

【００９２】ループ状の稜線からは、２以上の曲点が取
得されるが、この場合互いに離れている場所から曲点が
抽出されることが好ましい。ここで、ループ状の稜線か
ら２以上の曲点を探索するための処理の一例について図
３２〜図３４を参照しながら説明する。

【００９３】ループ状の境界線は１本の稜線と稜線上の
複数の中間点で構成される（図３２を参照のこと）。ま
ず、稜線上の中間点のうち重心から最も離れているもの
すなわち最大離点を取り出して、これを曲点に設定す
る。次いで、重心からこの最大離点へ向かうベクトルＶ
１との内積が負となるような中間点を探索する（図３３
を参照のこと）。そして、内積が負となる中間点のうち
最大離点となるものを選んで、これを曲点に設定する。

【００９４】また、後者の稜線がループ状ではない場合
には、この稜線が単一直線として近似可能かどうかを判
別する（ステップＳ３７）。稜線が単一直線として近似
される場合には、この近似した直線を稜線（２Ｄ）とし
て登録する（ステップＳ４１）。

【００９５】他方、稜線を単一直線として近似できない
場合には、稜線上で１以上の曲点を取得し（ステップＳ
３８）、曲点を挿入することによって稜線を分割する
（ステップＳ３９）。そして、得られた各稜線を登録し
ておく（ステップＳ４０）。

【００９６】図２３に示す例では、稜線ｅ２を構成する
ｖ２−ｖ３−ｖ４−ｖ５−ｖ６はＬ字型をしており、直
線として当てはめることができない。このような場合、
曲点を探索し、複数の稜線へ分割する。この稜線の分割
処理は、直線として近似できるまで繰り返し行なう。

【００９７】図３５には、ループ状でない稜線において
曲点を探索する様子を図解している。同図に示すよう
に、ｖ２及びｖ６を端点とする線分の垂直に等分線を引
き、その上に中心が存在し両端点を通る円弧によって走
査して、曲点の抽出を行なう。そして、得られた曲点に
よって稜線を２つに分割する。

【００９８】このようにして、１つの境界線内に含まれ
るすべての稜線において直線の当てはめを行なってい
き、これが終了した段階で平面として登録を行なう（ス
テップＳ４２）。

【００９９】以下では、実際の建造物を例にとって、境
界線を構成する直線が抽出されている過程について、図
３６〜４０を参照しながら説明する。

【０１００】図３６では、境界線がループ状になってい
ることから、各頂点の重心点から円弧を想定して、その
半径を縮めていくことによって、ループ上の稜線におけ
る曲点の探索を行なう。図示の例では、４つの曲点が発
見され、元の境界線は４つの稜線に分割される。

【０１０１】次いで、図３６に示す過程で取得された４
つの稜線の各々に対して直線へのあてはめを行なう。図
示の例では、３つの稜線に対しては正常に直線への当て
はめが行なわれるが、上部稜線の１つについては凹部分
があるために当てはめが失敗する。

【０１０２】このことから、さらに曲点を探索し、稜線
分割が繰り返し行なわれる。この結果、図３７に示すよ
うに、１つの曲点がさらに発見されて、稜線が２つに分
割される。

【０１０３】さらに、図３７に示した過程で取得された
稜線に対して直変への当てはめを試みるが、これに失敗
したことから、各々の稜線において曲点探索を繰り返し
行なう。この結果、図３８に示すように、それぞれの稜
線から新たに曲点を１つずつ発見し、合計４つの稜線へ
分割される。

【０１０４】この後、図３８に示した過程で取得された
４本の稜線のうち、３本については直線の当てはめに成
功するが、残りの１本については失敗する。このことか
ら、図３９に示すように、失敗した１本の稜線に対して
さらに曲線の探索を行ない、２本の稜線に分割する。

【０１０５】この後、図３９に示した過程で取得された
稜線については、それぞれ直線への当てはめが成功する
ので、すべての稜線を直線に当てはめる処理が終了す
る。

【０１０６】上述したような稜線の直線への当てはめ、
並びに曲点の探索及び稜線の分割という過程を繰り返し
実行した結果として、図４０に示すように、最終的には
８つの曲点を待ち直線に当てはめられた境界線からなる
平面が抽出される。

【０１０７】Ｆ．３次元平面の作成前項Ｅでは、観測領域を上から見た状態として、観測点
集合ができるだけ広い単一の平面であるように領域分割
を行なう。各平面は高さ状態を持つので、次いで、取得
された境界線を跨いで隣接する両平面において、境界線
部分における高低差がある場合に、この部分に垂直面を
挿入するという３次元平面の作成処理を行なう。

【０１０８】図４１には、３次元平面を作成するための
処理手順をフローチャートの形式で示している。

【０１０９】平面の境界線が図２８に示したように複数
の「島」を持っている場合、全体を境界線集合とし、個
々の島を境界線と表現する。ここでは、それぞれの島に
対して平面の作成を行なう（ステップＳ５１）。

【０１１０】まず、境界線を構成する稜線（２Ｄ）を取
得して（ステップＳ５２）、これを跨いで存在する両平
面の高さを求め（ステップＳ５３）、これに対応した３
次元の稜線を作成する（ステップＳ５４）。

【０１１１】このとき、境界線を跨いで隣接する両平面
において高さが異なっている場合には、その境界線部分
に垂直面を作成して（ステップＳ５５）、これを面集合
へ登録する（ステップＳ５６）。

【０１１２】そして、高さ情報を持つ稜線（３Ｄ）を登
録し（ステップＳ５７）、ステップＳ５２に戻り、当該
境界線に含まれる次の稜線の処理を行なう。

【０１１３】境界線に含まれるすべての僚船についての
処理が終了したときには（ステップＳ５２）、稜線群
（３Ｄ）を面として登録し（ステップＳ５８）、ステッ
プＳ５１に戻り、次の境界線の処理を行なう。

【０１１４】境界線集合のすべての境界線についての処
理を終えると（ステップＳ５１）、本処理ルーチン全体
を終了する。

【０１１５】図４２には、境界線（２Ｄ）と面の接続状
態の一例を示している。同図に示す例では、面０が、面
１、面２、面３と隣接していることが示されている。面
１は稜線ｖ４−ｖ１によって、面２は稜線ｖ１−ｖ２−
ｖ３によって、面３は稜線ｖ３−ｖ４によってそれぞれ
区切られている。

【０１１６】図４３には、境界線部分における高低差が
ない場合、すなわち稜線を跨いで隣接する両平面が接続
されている（若しくは、稜線を共有する）場合の正面及
び側面をそれぞれ図解している。このような場合には、
頂点ｖ１−ｖ３部分には垂直面を挿入せず、両平面が共
有する３次元稜線を作成する。

【０１１７】また、図４４には、稜線を跨いで隣接する
両平面において、稜線の一方の頂点ｖ１のみが共有され
ている場合の正面及び側面をそれぞれ図解している。こ
のような場合、頂点ｖ１に相当する３次元頂点が共有さ
れ、高さが異なる２つの頂点ｖ３，ｖ３'によって貼ら
れる垂直面が作成され、面集合へ登録される。ここで、
３次元頂点ｖ１，ｖ３は面０の稜線として用いられ、ま
た、３次元頂点ｖ１，ｖ３'は面１の稜線として用いら
れる。

【０１１８】また、図４５には、稜線を跨いで隣接する
両平面において、両頂点が共有されていない場合の正面
及び側面をそれぞれ図解している。このような場合、垂
直平面として、ｖ１−ｖ１'−ｖ３−ｖ３'が作成され、
面集合へ登録される。ここで、３次元頂点ｖ１及びｖ３
は面０の稜線として用いられ、また、３次元頂点ｖ１'
及びｖ３'は面１の稜線として用いられる。

【０１１９】次に、対象となる稜線（２Ｄ）内に曲点を
含む場合について説明する。

【０１２０】稜線内に１つ以上の曲点を持つ場合、図４
３に示したような接続状態は存在しない。隣接する両平
面がこの状態で接する場合、常に１つの面として統合さ
れることになる。

【０１２１】図４６には、１つ以上の曲点を持つ稜線を
跨いで隣接する両平面において、頂点の一方が共有され
ている場合の正面及び側面をそれぞれ図解している。こ
のような場合、３次元頂点ｖ１が共有され、ｖ１−ｖ
２'−ｖ２、ｖ２−ｖ２'−ｖ３'−ｖ３という２つの垂
直面が作成され、面集合へ登録される。ここで、３次元
頂点ｖ１，ｖ２，ｖ３は面０の稜線として用いられ、ま
た、３次元頂点ｖ１，ｖ２'，ｖ３'は面１の稜線として
用いられる。

【０１２２】また、図４７には、１つ以上の曲点を持つ
稜線を跨いで隣接する両平面において、頂点をまったく
共有しない場合の正面及び側面をそれぞれ図解してい
る。このような場合、ｖ１−ｖ１'−ｖ２'−ｖ２、並び
に、ｖ２−ｖ２'−ｖ３'−ｖ３という２つの垂直面が作
成され、面集合へ登録される。ここで、３次元頂点ｖ
１，ｖ２，ｖ３は面０の稜線として用いられ、また、３
次元頂点ｖ１，ｖ２'，ｖ３'は面１の稜線として用いら
れる。

【０１２３】［追補］以上、特定の実施形態を参照しな
がら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修
正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示
という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書
の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の
要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範
囲の欄を参酌すべきである。

【０１２４】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
飛行機や衛星などを用いて上空から地上に向けてレーザ
を照射することによって得られた平面に分布する高さ情
報を基に、地上に存在する建造物についての３次元モデ
ルを好適に生成することができる、優れた３次元モデル
生成システム及び方法、並びにコンピュータ・プログラ
ムを提供することができる。

【０１２５】また、本発明によれば、２次元平面上に不
規則に分布する高さ情報に基づいて３次元形状を有する
建造物の外観を表わした３次元モデルを好適に作成する
ことができる、優れた３次元モデル生成システム及び方
法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することが
できる。

【０１２６】また、本発明によれば、２次元平面上に不
規則に分布する高さ情報に基づいて屋根（上面）や外壁
（垂直面）などからなる建造物の３次元モデルを好適に
生成することができる、優れた３次元モデル生成システ
ム及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供す
ることができる。

【０１２７】また、本発明によれば、建物地図などの付
加的な情報を用いずに、地上の各観測点に高さ情報がマ
ッピングされたエレベーション・データのみを用いて地
上に存在する建造物の３次元モデルを好適に生成するこ
とができる、優れた３次元モデル生成システム及び方
法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することが
できる。

【０１２８】本発明によれば、エレベーション・データ
を基に抽出された各平面の境界線部分における誤差の影
響を少なくした形で、平面で構成される端連結のポリゴ
ン・オブジェクトとして個々の建物の形状についての情
報を得ることができる。したがって、実世界から採取さ
れたデータを基に３次元仮想空間の生成において、より
正確な建物データを作成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２次元平面上に高さ情報がマッピングされてい
る様子を示した図である。

【図２】平面上における観測点の位置の分布を示した図
である。

【図３】２次元平面上の各観測点に高さ情報がマッピン
グされたエレベーション・データを基に地上に存在する
建造物についての３次元モデルを生成するための処理手
順を概略的に示したフローチャートである。

【図４】観測点を規格化するための前処理の流れを示し
たフローチャートである。

【図５】観測領域が方形の場合の観測位置を規格化する
様子を示した図である。

【図６】観測領域が不定形の場合の観測位置を規格化す
る様子を示した図である。

【図７】観測領域をメッシュ状に分割する様子を示した
図である。

【図８】観測点を含まないセルをそのセル周辺において
観測点の平均標高が最も低いセルに統合する様子を示し
た図である。

【図９】各メッシュ・セルに対して最小単位となる平面
を割り当てている様子を示した図である。

【図１０】セルに含まれる観測点を基に当てはめられた
回帰平面を示した図である。

【図１１】平面リストを作成するための変形例を説明す
るための図である。

【図１２】平面リストを作成するための変形例を説明す
るための図である。

【図１３】平面リストを作成するための変形例を説明す
るための図である。

【図１４】平面リストを作成するための変形例について
の処理手順を示したフローチャートである。

【図１５】平面統合を行なうための処理手順を示したフ
ローチャートである。

【図１６】平面統合を行なったときに頂点連結（稜線）
構造が変化する様子を示した図である。

【図１７】平面統合を行なう前の面０及び面１の稜線構
造を示した図である。

【図１８】統合中の稜線構造を示した図である。

【図１９】隣接する稜線を統合する様子を示した図であ
る。

【図２０】隣接する稜線を統合して新しい稜線を生成し
た稜線構造を示した図である。

【図２１】平面統合の途中状態における観測領域の様子
を示した図である。

【図２２】平面の統合処理が終了した観測領域の様子を
示した図である。

【図２３】平面の境界線の構造を示した図である。

【図２４】面を構成する各稜線における頂点連結の様子
を示した図である。

【図２５】頂点連結の様子を示した図である。

【図２６】ループ状の平面の境界線構造を示した図であ
る。

【図２７】ループ状の平面についての頂点リスト構造を
示した図である。

【図２８】１つの平面に対して複数の稜線が存在してお
り、それぞれが島状になっている様子を示した図であ
る。

【図２９】島状態の平面の境界線を表現するためのデー
タ構造を示した図である。

【図３０】各平面における境界線（２Ｄ）を抽出するた
めの処理手順を示したフローチャートである。

【図３１】ループ状の稜線から曲線を探索するための方
法を説明するための図である。

【図３２】ループ状の稜線から２以上の曲点を探索する
ための処理を説明するための図である。

【図３３】ループ状の稜線から２以上の曲点を探索する
ための処理を説明するための図である。

【図３４】ループ状の稜線から２以上の曲点を探索する
ための処理を説明するための図である。

【図３５】ループ状でない稜線において曲点を探索する
様子を示した図である。

【図３６】実際の建造物を含む観測領域から境界線を構
成する直線を抽出していく過程を説明するための図であ
る。

【図３７】実際の建造物を含む観測領域から境界線を構
成する直線を抽出していく過程を説明するための図であ
る。

【図３８】実際の建造物を含む観測領域から境界線を構
成する直線を抽出していく過程を説明するための図であ
る。

【図３９】実際の建造物を含む観測領域から境界線を構
成する直線を抽出していく過程を説明するための図であ
る。

【図４０】実際の建造物を含む観測領域から境界線を構
成する直線を抽出していく過程を説明するための図であ
る。

【図４１】３次元平面を作成するための処理手順を示し
たフローチャートである。

【図４２】境界線（２Ｄ）と面の接続状態を示した図で
ある。

【図４３】稜線を跨いで隣接する両平面が接続されてい
る場合の正面及び側面をそれぞれ示した図である。

【図４４】稜線を跨いで隣接する両平面において、稜線
の一方の頂点のみが共有されている場合の正面及び側面
をそれぞれ示した図である。

【図４５】稜線を跨いで隣接する両平面において、両頂
点が共有されていない場合の正面及び側面をそれぞれ示
した図である。

【図４６】１つ以上の曲点を持つ稜線を跨いで隣接する
両平面において、頂点の一方が共有されている場合の正
面及び側面をそれぞれ示した図である。

【図４７】１つ以上の曲点を持つ稜線を跨いで隣接する
両平面において、頂点をまったく共有しない場合の正面
及び側面をそれぞれ示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA53 BB05 CC14 FF11 GG04 QQ31 UU05 5B050 AA01 AA07 BA02 BA09 BA17 DA02 EA07 EA13 EA19 EA28 5B057 AA14 BA02 CA08 CA12 CA16 CB08 CB13 CB16 CC01 CD14 CE10 DA07 DA16 DB02 DB09 DC02 DC08 DC09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元平面上の各観測点に高さ情報がマッ
ピングされたエレベーション・データを基に建物モデル
を生成する３次元モデル生成システムであって、２次元平面上で観測点が存在する観測領域をメッシュ状
に分割して、平面に当てはめられた観測点集合を分割さ
れたセルに登録するセル生成手段と、隣接するセルを集めて平面として統合する平面統合手段
と、統合された各平面についての境界線を抽出する境界線抽
出手段と、隣接する平面境界の稜線群で構成される３次元平面を作
成する３次元平面作成手段と、を具備することを特徴と
する３次元モデル生成システム。
【請求項２】前記セル生成手段は、観測点位置を測定座
標系から処理座標系に規格化してから観測点領域のメッ
シュ分割を行なう、ことを特徴とする請求項１に記載の
３次元モデル生成システム。
【請求項３】前記セル生成手段は、観測点領域をメッシ
ュ状に分割して、初期平面を構成する最小セルに分割す
る、ことを特徴とする請求項１に記載の３次元モデル生
成システム。
【請求項４】前記セル生成手段は、観測点が存在しない
最小セルを平均標高が最も低い周辺のセルに統合する、
ことを特徴とする請求項３に記載の３次元モデル生成シ
ステム。
【請求項５】前記セル生成手段は、平面に当てはめるこ
とが可能な観測点集合になるまで観測点が存在する領域
をメッシュ状に分割し続ける、ことを特徴とする請求項
１に記載の３次元モデル生成システム。
【請求項６】前記平面統合手段は、隣接する各セルに含
まれる観測点の高さ情報を基にそれぞれの回帰平面を推
定し、その相関係数が所定値よりも大きい場合に同じ平
面として統合する、ことを特徴とする請求項１に記載の
３次元モデル生成システム。
【請求項７】前記平面統合手段は、統合相手と共有する
頂点を連結して、統合した平面についての新たな稜線構
造を作成する、ことを特徴とする請求項１に記載の３次
元モデル生成システム。
【請求項８】平面は１以上の稜線からなる境界線を持
ち、前記境界線抽出手段は、各稜線を直線への当てはめを試
み、直線への当てはめに失敗した稜線に曲点を挿入して
２以上の稜線に分割する、ことを特徴とする請求項１に
記載の３次元モデル生成システム。
【請求項９】前記境界線抽出手段は、稜線上の単一直線
として近似不可能な場所で曲点を取得する、ことを特徴
とする請求項８に記載の３次元モデル生成システム。
【請求項１０】前記境界線抽出手段は、ループ状の稜線
に対して、該ループを構成する頂点の重心から円を描い
て半径を小さくしていくことによって、走査範囲にかか
った場所の重心を曲点として取得する、ことを特徴とす
る請求項８に記載の３次元モデル生成システム。
【請求項１１】前記境界線抽出手段は、端点を持つ稜線
に対して、垂直二等分線を引き、その上に中心が存在し
両端点を通る円弧によって走査して、曲点の抽出を行な
う、ことを特徴とする請求項８に記載の３次元モデル生
成システム。
【請求項１２】前記３次元平面作成手段は、境界線を跨
いで隣接する両平面において、境界線部分における高低
差に応じて垂直面を挿入する、ことを特徴とする請求項
１に記載の３次元モデル生成システム。
【請求項１３】前記３次元平面作成手段は、稜線を跨い
で隣接する両平面間で該稜線を共有する場合には、該稜
線に垂直面を挿入しない、ことを特徴とする請求項１２
に記載の３次元モデル生成システム。
【請求項１４】前記３次元平面作成手段は、稜線を跨い
で隣接する両平面間で該稜線の一端点のみを共有する場
合には、該共有する端点と共有しない残りの端点で形成
される垂直面を該稜線間に挿入する、ことを特徴とする
請求項１２に記載の３次元モデル生成システム。
【請求項１５】前記３次元平面作成手段は、稜線を跨い
で隣接する両平面間で該稜線の端点をまったく共有しな
い場合には、各稜線の端点で形成される垂直面を該稜線
間に挿入する、ことを特徴とする請求項１２に記載の３
次元モデル生成システム。
【請求項１６】２次元平面上の各観測点に高さ情報がマ
ッピングされたエレベーション・データを基に建物モデ
ルを生成する３次元モデル生成方法であって、２次元平面上で観測点が存在する観測領域をメッシュ状
に分割して、平面に当てはめられた観測点集合を分割さ
れたセルに登録するセル生成ステップと、隣接するセルを集めて平面として統合する平面統合ステ
ップと、統合された各平面についての境界線を抽出する境界線抽
出ステップと、稜線群で構成される３次元平面を作成する３次元平面作
成ステップと、を具備することを特徴とする３次元モデ
ル生成方法。
【請求項１７】前記セル生成ステップでは、観測点位置
を測定座標系から処理座標系に規格化してから観測点領
域のメッシュ分割を行なう、ことを特徴とする請求項１
６に記載の３次元モデル生成方法。
【請求項１８】前記セル生成ステップでは、観測点領域
をメッシュ状に分割して、初期平面を構成する最小セル
に分割する、ことを特徴とする請求項１６に記載の３次
元モデル生成方法。
【請求項１９】前記セル生成ステップでは、観測点が存
在しない最小セルを平均標高が最も低い周辺のセルに統
合する、ことを特徴とする請求項１８に記載の３次元モ
デル生成方法。
【請求項２０】前記セル生成ステップでは、平面に当て
はめることが可能な観測点集合になるまで観測点が存在
する領域をメッシュ状に分割し続ける、ことを特徴とす
る請求項１６に記載の３次元モデル生成方法。
【請求項２１】前記平面統合ステップでは、隣接する各
セルに含まれる観測点の高さ情報を基にそれぞれの回帰
平面を推定し、その相関係数が所定値よりも大きい場合
に同じ平面として統合する、ことを特徴とする請求項１
６に記載の３次元モデル生成方法。
【請求項２２】前記平面統合ステップでは、統合相手と
共有する頂点を連結して、統合した平面についての新た
な稜線構造を作成する、ことを特徴とする請求項１６に
記載の３次元モデル生成方法。
【請求項２３】平面は１以上の稜線からなる境界線を持
ち、前記境界線抽出ステップでは、各稜線を直線への当ては
めを試み、直線への当てはめに失敗した稜線に曲点を挿
入して２以上の稜線に分割する、ことを特徴とする請求
項１６に記載の３次元モデル生成方法。
【請求項２４】前記境界線抽出ステップでは、稜線上の
単一直線として近似不可能な場所で曲点を取得する、こ
とを特徴とする請求項２３に記載の３次元モデル生成方
法。
【請求項２５】前記境界線抽出ステップでは、ループ状
の稜線に対して、該ループを構成する頂点の重心から円
を描いて半径を小さくしていくことによって、走査範囲
にかかった場所の重心を曲点として取得する、ことを特
徴とする請求項２３に記載の３次元モデル生成方法。
【請求項２６】前記境界線抽出ステップでは、端点を持
つ稜線に対して、垂直二等分線を引き、その上に中心が
存在し両端点を通る円弧によって走査して、曲点の抽出
を行なう、ことを特徴とする請求項２３に記載の３次元
モデル生成方法。
【請求項２７】前記３次元平面作成ステップでは、境界
線を跨いで隣接する両平面において、境界線部分におけ
る高低差に応じて垂直面を挿入する、ことを特徴とする
請求項１６に記載の３次元モデル生成方法。
【請求項２８】前記３次元平面作成ステップでは、稜線
を跨いで隣接する両平面間で該稜線を共有する場合に
は、該稜線に垂直面を挿入しない、ことを特徴とする請
求項２７に記載の３次元モデル生成方法。
【請求項２９】前記３次元平面作成ステップでは、稜線
を跨いで隣接する両平面間で該稜線の一端点のみを共有
する場合には、該共有する端点と共有しない残りの端点
で形成される垂直面を該稜線間に挿入する、ことを特徴
とする請求項２７に記載の３次元モデル生成方法。
【請求項３０】前記３次元平面作成ステップでは、稜線
を跨いで隣接する両平面間で該稜線の端点をまったく共
有しない場合には、各稜線の端点で形成される垂直面を
該稜線間に挿入する、ことを特徴とする請求項２７に記
載の３次元モデル生成方法。
【請求項３１】２次元平面上の各観測点に高さ情報がマ
ッピングされたエレベーション・データを基に建物モデ
ルを生成するための処理をコンピュータ・システム上で
実行するようにコンピュータ化毒形式で記述されたコン
ピュータ・プログラムであって、２次元平面上で観測点が存在する観測領域をメッシュ状
に分割して、平面に当てはめられた観測点集合を分割さ
れたセルに登録するセル生成ステップと、隣接するセルを集めて平面として統合する平面統合ステ
ップと、統合された各平面についての境界線を抽出する境界線抽
出ステップと、稜線群で構成される３次元平面を作成する３次元平面作
成ステップと、を具備することを特徴とするコンピュー
タ・プログラム。