JP2005251035A - 3次元モデル作成装置、3次元モデル作成方法および3次元モデル作成プログラム - Google Patents
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Abstract
壁面画像の撮影や切り出しの作業を必要とすることなく、航空写真のみから建物壁面の情報を反映した都市モデルを自動的に生成することができるシステムを提供する。
【解決手段】
連続撮影された複数の画像を電子データ化した画像データを格納する画像データ格納部と、前記画像の隣り合う画像データは、同一の被写体の画像を含むものを使用する。そして、前記画像データから、前記被写体の奥行き方向を構成する面に対応する側面データを抽出して出力する側面データ出力部と、前記側面データを使用してテクスチャを生成し、前記テクスチャを前記画像データに基づいて生成された3次元ポリゴンデータに添付するテクスチャ生成部とを具備する3次元モデル作成装置によって、3次元立体画像を生成し、カーナビゲーションの画面などに利用する。
【選択図】図2
Description
[第1の実施の形態の構成]
本発明は、2次元画像として、都市を上空から撮影した航空写真を用いた例で説明する。
図2を参照すると、本発明の第1の実施の形態は、航空写真データ格納部1と、ステレオ処理部2と、オルソ化処理部31と、ポリゴン作成部4と、地図データ格納部5と、3次元ポリゴンデータ格納部6と、壁面候補画像格納部7と、ラベル画像生成部8と、ラベル画像格納部9と、壁面領域情報抽出部10と、建物壁面属性格納部11と、壁面テクスチャ生成部12とから構成されている。
次に、図3のフローチャートを参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。
ステップS101において、航空写真データ格納部1に格納される複数の航空写真データ1aから、オーバーラップを設けて撮影された対応する2つの航空写真データ1aがステレオ処理部2に与えられる。ステレオ処理部2は、取得した対応点を元に、撮影位置・方向などの幾何を算出する標定計算を経て、2枚の画像中のすべての対応点が同一走査線上に来るよう変換(平行化)され、DPマッチングにより対応計算を行い、画素単位のDEMを算出する。
航空写真は単一の視点から撮影された中心投影の画像であるため、撮影された建物はカメラ中心から遠ざかるように倒れこんで撮影されており、地図との重ね合わせなどの応用ができない。上記のようなオルソ化処理を画素単位で行うことで、地図と重畳することのできる画像が生成でき、地面や建物屋上のテクスチャを得るなどのコンピュータグラフィックス用途にも利用可能である。
これらの都市モデルデータを元に、航空写真の撮影視点と同視点で各ポリゴンを描画した画像を生成し、各建物ポリゴンの壁面が描画される位置の画素について、建物毎に異なる個別のラベル値を書き込んだ画像を生成する。これをラベル画像と呼ぶ。このときの航空写真の撮影視点位置情報は、ステレオ処理時に行われる標定処理により決定された値を用いる。
次に、本発明の第2の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図8は本発明の第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。図8を参照すると、第2の実施の形態の構成は、第1の実施の形態と同様の構成に、標準壁面画像格納部13を追加した構成である。標準壁面画像格納部13は、高層ビル、オフィスビル、マンション、個別の住宅などに対応する複数の種類の標準壁面テクスチャ画像を、各々の標準壁面テクスチャ画像に対応するIDと共に、あらかじめ記憶しておく情報記憶機能ブロックである。
次に、図9のフローチャートを参照して第2の実施の形態の動作について詳細に説明する。
ステップS201からステップS205までの処理は、第1の実施の形態におけるステップS101からステップS105と同様であるため説明を省略する。
次に、本発明の第3の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図10は本発明の第3の実施の形態の構成を示すブロック図である。図10を参照すると、本発明の第3の実施の形態は、本発明の第1の発明を実施するための形態とほぼ同様の構成であるが、一部の構成要素が第1の実施の形態と異なる動作をする。
次に、図11のフローチャートを参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。
ステップS301およびステップS302の処理は、第1の実施の形態におけるステップS101およびステップS102と同様であるため詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第4の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図12を参照すると、本発明の第4の実施の形態は、第1の実施の形態の構成から、壁面候補画像格納部7を除いた構成となっている。
次に、図13のフローチャートを参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。
ステップS401およびステップS402の処理は、第1の実施の形態におけるステップS101およびステップS102と同様であるため詳細な説明は省略する。また、ステップS403およびステップS404の処理についても、第1の実施の形態におけるステップS104およびステップS105と同様であるため詳細な説明は省略する。
また本発明の第3の実施の形態において、左右の画像それぞれについて壁面領域を決定し、どちらかを選択して壁面属性を取得しているが、同一領域を撮影した2組以上の航空写真対を用いて、上記の方法で壁面領域の抽出を行い、ある建物に対し3ないし4つ以上の壁面領域を求め、それらを用いて壁面情報の抽出を行う形態での実施も可能である。
2…ステレオ処理部
3…オルソ化処理部
4…ポリゴン作成部
5…地図データ格納部、5a…地図データ
6…3次元ポリゴンデータ格納部、6a…3次元ポリゴンデータ
7…壁面候補画像格納部、7a…壁面候補画像データ
8…ラベル画像生成部
9…ラベル画像格納部、9a…ラベル画像
10…壁面領域情報抽出部
11…建物壁面属性格納部、11a…建物壁面属性データ
12…壁面テクスチャ生成部
13…標準壁面画像格納部、13a…標準壁面画像データ
14…壁面領域情報抽出部
31、32…オルソ化処理部
33…ラベル画像生成部
34…壁面領域情報抽出部
101…衛星画像蓄積部
102…ステレオ処理部
103…DEMデータ自動補正部
104…地図データ蓄積部
Claims (21)
- 連続撮影された複数の画像を電子データ化した画像データを格納する画像データ格納部と、前記画像の隣り合う画像は、同一の被写体の画像を含み、
前記画像データから、前記被写体の奥行き方向を構成する面に対応する側面データを抽出して出力する側面データ出力部と、
前記側面データを使用してテクスチャを生成し、前記テクスチャを前記画像データに基づいて生成された3次元ポリゴンデータに添付するテクスチャ生成部と
を具備する
3次元モデル作成装置。 - 請求項1に記載の3次元モデル作成装置において、
前記側面データ出力部は、ステレオ処理部とオルソ化処理部とを含み、
前記ステレオ処理部は、前記被写体の奥行き情報を算出し、
前記オルソ化処理部は、前記画像データと前記奥行き情報に基づいて前記被写体の正射影画像であるオルソ画像を生成し、前記画像データの前記被写体の輪郭部分の画素と、前記オルソ画像の前記被写体の輪郭部分の画素とに基づいて前記側面データを生成し、
前記テクスチャ生成部は、ラベル画像生成部と、側面情報作成部と、壁面テクスチャ生成部とを含み、
前記ラベル画像生成部は、前記奥行き情報に基づいて生成された前記被写体の3次元ポリゴンデータに基づいて基準画像データを生成し、前記基準画像データにおいて前記3次元ポリゴンデータの側面に対応する側面領域を特定し、前記側面領域の画素に個別のラベル値を付加してラベル画像を生成し、
前記側面情報作成部は、前記側面データと前記ラベル画像とに基づいて、前記テクスチャの生成に使用される側面情報を生成し、
前記壁面テクスチャ生成部は、前記側面情報に基づいて前記テクスチャを生成し、前記テクスチャを前記3次元ポリゴンデータの側面に添付する
3次元モデル作成装置。 - 請求項1に記載の3次元モデル作成装置において、
前記側面データ出力部は、ステレオ処理部とオルソ化処理部とを含み、
前記ステレオ処理部は、前記被写体の奥行き情報を算出し、
前記オルソ化処理部は、前記画像データと前記奥行き情報に基づいて前記被写体の正射影画像であるオルソ画像を生成し、前記画像データの前記被写体の輪郭部分の画素と、前記オルソ画像の前記被写体の輪郭部分の画素とに基づいて前記側面データを生成し、
前記テクスチャ生成部は、ラベル画像生成部と、側面情報作成部と、壁面テクスチャ生成部とを含み、
前記ラベル画像生成部は、前記奥行き情報に基づいて生成された前記被写体の3次元ポリゴンデータに基づいて基準画像データを生成し、前記基準画像データにおいて前記3次元ポリゴンデータの側面に対応する側面領域を特定し、前記側面領域の画素に個別のラベル値を付加してラベル画像を生成し、
前記側面情報作成部は、前記ラベル画像に基づいて、前記テクスチャの生成に使用される側面情報を生成し、
前記壁面テクスチャ生成部は、前記側面情報に基づいて前記テクスチャを生成し、前記テクスチャを前記3次元ポリゴンデータの側面に添付する
3次元モデル作成装置。 - 請求項2または3に記載の3次元モデル作成装置において、
前記テクスチャ生成部は、標準側面画像格納部を備え、
前記標準側面画像格納部は、複数の側面画像データを予め格納し、
前記側面情報作成部は、前記複数の側面画像データから、前記側面情報に最も類似するデータを最類似データとして選択し、
前記テクスチャは、前記最類似データに基づいて生成される
3次元モデル作成装置。 - 請求項2から4の何れか1項に記載の3次元モデル作成装置において、
前記ステレオ処理部は、隣接する画像データの各々を第1画像と第2画像とに特定し、前記第1画像と前記第2画像とをステレオマッチング処理することで前記奥行き情報を算出し、
前記オルソ化処理部は、前記第1画像に対応する第1側面データと、前記第2画像に対応する第2側面データを生成し、
前記ラベル画像生成部は、前記第1画像に対応する第1ラベル画像と、前記第2画像に対応する第2ラベル画像とを生成し、
前記側面情報作成部は、前記第1側面データと前記第1ラベル画像とに基づいて、第1側面情報を作成し、前記第2側面データと前記第2ラベル画像とに基づいて、第2側面情報を作成し、前記第1側面情報と前記第2側面情報とを比較して、前記側面情報を作成する
3次元モデル作成装置。 - 請求項2から5の何れか1項に記載の3次元モデル作成装置において、
前記連続撮影された複数の画像は、空を飛ぶ飛翔体に搭載された撮像装置で撮影され、
前記被写体は、地上の構造体であり、
前記奥行き情報は、前記構造体の高さを示す情報であり、
前記側面データは、前記構造体の壁面の状態を示すデータである
3次元モデル作成装置。 - 請求項1から6の何れか1項に記載の3次元モデル作成装置において、
前記被写体の奥行き方向を構成する面は、前記画像を撮影する光軸方向に平行な面である
3次元モデル作成装置。 - 連続撮影された複数の画像を電子データ化した画像データから、同一の被写体の画像を含む隣り合う画像データを読み出すステップと、
前記被写体の奥行き方向を構成する面に対応する側面データを抽出して出力するステップと、
前記側面データを使用してテクスチャを生成するステップと、
前記テクスチャを前記画像データに基づいて生成された3次元ポリゴンデータに添付するステップ
を具備する方法をコンピュータで実行可能なプログラム。 - 請求項8に記載のプログラムにおいて、
前記被写体の奥行き情報を算出するステップと、
前記画像データと前記奥行き情報に基づいて前記被写体の正射影画像であるオルソ画像を生成するステップと、
前記画像データの前記被写体の輪郭部分の画素と、前記オルソ画像の前記被写体の輪郭部分の画素とに基づいて前記側面データを生成するステップと、
前記奥行き情報に基づいて生成された前記被写体の3次元ポリゴンデータに基づいて基準画像データを生成するステップと、
前記基準画像データにおいて前記3次元ポリゴンデータの側面に対応する側面領域を特定し、前記側面領域の画素に個別のラベル値を付加してラベル画像を生成するステップと、
前記側面データと前記ラベル画像とに基づいて、前記テクスチャの生成に使用される側面情報を生成するステップと、
前記側面情報に基づいて前記テクスチャを生成し、前記テクスチャを前記3次元ポリゴンデータの側面に添付するステップ
を具備する方法をコンピュータで実行可能なプログラム。 - 請求項8に記載のプログラムにおいて、
前記被写体の奥行き情報を算出するステップと、
前記画像データと前記奥行き情報に基づいて前記被写体の正射影画像であるオルソ画像を生成するステップと、
前記画像データの前記被写体の輪郭部分の画素と、前記オルソ画像の前記被写体の輪郭部分の画素とに基づいて前記側面データを生成するステップと、
前記奥行き情報に基づいて生成された前記被写体の3次元ポリゴンデータに基づいて基準画像データを生成するステップと、
前記基準画像データにおいて前記3次元ポリゴンデータの側面に対応する側面領域を特定し、前記側面領域の画素に個別のラベル値を付加してラベル画像を生成するステップと、
前記ラベル画像に基づいて、前記テクスチャの生成に使用される側面情報を生成するステップと、
前記壁面テクスチャ生成部は、前記側面情報に基づいて前記テクスチャを生成し、前記テクスチャを前記3次元ポリゴンデータの側面に添付するステップ
を具備する方法をコンピュータで実行可能なプログラム。 - 請求項9または10に記載のプログラムにおいて、
予め格納された複数の側面画像データから、前記側面情報に最も類似するデータを最類似データとして選択するステップと、
前記最類似データに基づいて生成するステップ
を具備する方法をコンピュータで実行可能なプログラム。 - 請求項9から11の何れか1項に記載のプログラムにおいて、
隣接する画像データの各々を第1画像と第2画像とに特定し、前記第1画像と前記第2画像とをステレオマッチング処理することで前記奥行き情報を算出するステップと、
前記第1画像に対応する第1側面データと、前記第2画像に対応する第2側面データを生成するステップと、
前記第1画像に対応する第1ラベル画像と、前記第2画像に対応する第2ラベル画像とを生成するステップと、
前記第1側面データと前記第1ラベル画像とに基づいて、第1側面情報を作成し、前記第2側面データと前記第2ラベル画像とに基づいて、第2側面情報を作成し、前記第1側面情報と前記第2側面情報とを比較して、前記側面情報を作成するステップ
を具備する方法をコンピュータで実行可能なプログラム。 - 請求項9から12の何れか1項に記載のプログラムにおいて、
前記連続撮影された複数の画像は、空を飛ぶ飛翔体に搭載された撮像装置で撮影され、
前記被写体は、地上の構造体であり、
前記奥行き情報は、前記構造体の高さを示す情報であり、
前記側面データは、前記構造体の壁面の状態を示すデータである
プログラム。 - 請求項8から13の何れか1項に記載のプログラムにおいて、
前記被写体の奥行き方向を構成する面は、前記画像を撮影する光軸方向に平行な面である
プログラム。 - 連続撮影された複数の画像を電子データ化した画像データから、同一の被写体の画像を含む隣り合う画像データを読み出すステップと、
前記被写体の奥行き方向を構成する面に対応する側面データを抽出して出力するステップと、
前記側面データを使用してテクスチャを生成するステップと、
前記テクスチャを前記画像データに基づいて生成された3次元ポリゴンデータに添付するステップ
を具備する3次元モデル作成方法。 - 請求項15に記載の3次元モデル作成方法において、
前記被写体の奥行き情報を算出するステップと、
前記画像データと前記奥行き情報に基づいて前記被写体の正射影画像であるオルソ画像を生成するステップと、
前記画像データの前記被写体の輪郭部分の画素と、前記オルソ画像の前記被写体の輪郭部分の画素とに基づいて前記側面データを生成するステップと、
前記奥行き情報に基づいて生成された前記被写体の3次元ポリゴンデータに基づいて基準画像データを生成するステップと、
前記基準画像データにおいて前記3次元ポリゴンデータの側面に対応する側面領域を特定し、前記側面領域の画素に個別のラベル値を付加してラベル画像を生成するステップと、
前記側面データと前記ラベル画像とに基づいて、前記テクスチャの生成に使用される側面情報を生成するステップと、
前記側面情報に基づいて前記テクスチャを生成し、前記テクスチャを前記3次元ポリゴンデータの側面に添付するステップ
を具備する3次元モデル作成方法。 - 請求項15に記載の3次元モデル作成方法において、
前記被写体の奥行き情報を算出するステップと、
前記画像データと前記奥行き情報に基づいて前記被写体の正射影画像であるオルソ画像を生成するステップと、
前記画像データの前記被写体の輪郭部分の画素と、前記オルソ画像の前記被写体の輪郭部分の画素とに基づいて前記側面データを生成するステップと、
前記奥行き情報に基づいて生成された前記被写体の3次元ポリゴンデータに基づいて基準画像データを生成するステップと、
前記基準画像データにおいて前記3次元ポリゴンデータの側面に対応する側面領域を特定し、前記側面領域の画素に個別のラベル値を付加してラベル画像を生成するステップと、
前記ラベル画像に基づいて、前記テクスチャの生成に使用される側面情報を生成するステップと、
前記壁面テクスチャ生成部は、前記側面情報に基づいて前記テクスチャを生成し、前記テクスチャを前記3次元ポリゴンデータの側面に添付するステップ
を具備する3次元モデル作成方法。 - 請求項16または17に記載の3次元モデル作成方法において、
予め格納された複数の側面画像データから、前記側面情報に最も類似するデータを最類似データとして選択するステップと、
前記最類似データに基づいて生成するステップ
を具備する3次元モデル作成方法。 - 請求項16から18の何れか1項に記載の3次元モデル作成方法において、
隣接する画像データの各々を第1画像と第2画像とに特定し、前記第1画像と前記第2画像とをステレオマッチング処理することで前記奥行き情報を算出するステップと、
前記第1画像に対応する第1側面データと、前記第2画像に対応する第2側面データを生成するステップと、
前記第1画像に対応する第1ラベル画像と、前記第2画像に対応する第2ラベル画像とを生成するステップと、
前記第1側面データと前記第1ラベル画像とに基づいて、第1側面情報を作成し、前記第2側面データと前記第2ラベル画像とに基づいて、第2側面情報を作成し、前記第1側面情報と前記第2側面情報とを比較して、前記側面情報を作成するステップ
を具備する3次元モデル作成方法。 - 請求項16から19の何れか1項に記載の3次元モデル作成方法において、
前記連続撮影された複数の画像は、空を飛ぶ飛翔体に搭載された撮像装置で撮影され、
前記被写体は、地上の構造体であり、
前記奥行き情報は、前記構造体の高さを示す情報であり、
前記側面データは、前記構造体の壁面の状態を示すデータである
3次元モデル作成方法。 - 請求項15から20の何れか1項に記載の3次元モデル作成方法において、
前記被写体の奥行き方向を構成する面は、前記画像を撮影する光軸方向に平行な面である
3次元モデル作成方法。
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