JP2007004740A - Mapping system - Google Patents
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Description
本発明は、地理情報に関する図化システムに関するもので、特にステレオ映像の図化システムおよび前記ステレオ映像の図化方法に関するものである。 The present invention relates to a mapping system for geographic information, and more particularly to a stereo video mapping system and the stereo video mapping method.
従来、航空写真などの測量写真等を図化するにあたって使用する図化システムは、急速な発展をしていて、多くの手段、方法が提案されている。また、最近は、アナログからデジタル化が進み、更にステレオ化も進んでいる。例えば、特許文献1にステレオ図化機が記載されている。また、各社から種々の図化システムが提供されていて、例えば、(株)トプコン社、三井建設株式会社、大日本コンサルタント株式会社等のホームページで紹介されている。
図化システムは、もともと航空写真などのデータ量の多い映像を扱う上に、ステレオ化にあたって、中間ファイルを必要とするために、更にその情報量が多い問題点を有していた。前記中間ファイルとして、エピポーラ画像および/またはラディアルディストーション補正画像などがある。従って、前記中間ファイルを不要とすることができると取り扱う情報量が激減するため、用いるシステムの取り扱いが楽になり、効率化され、前記図化システムのみならず、これを含む綜合システムの負荷を減らすことができるので、前記中間ファイルを必要としない図化システムの出現が望まれていた。 The mapping system originally has a problem that the amount of information is further increased because an intermediate file is required for stereo processing in addition to handling a large amount of data such as aerial photographs. The intermediate file includes an epipolar image and / or a radial distortion corrected image. Accordingly, if the intermediate file can be made unnecessary, the amount of information to be handled is drastically reduced, so that the handling of the system to be used becomes easier and more efficient, and the load on not only the mapping system but also the integrated system including it is reduced. Therefore, it has been desired to develop a plotting system that does not require the intermediate file.
本発明者等は、3次元グラフィックスライブラリを用いて、異なる二つの映像で、測量写真あるいは地理情報に関するオブジェクトのステレオ映像を作成する工程を含み、前記映像が写真映像である場合には、少なくとも撮影点と方向とによる補正をする工程を含むことを特徴とする空間データを生産するための図化システムが、前記課題を解決するための手段として好ましいことを見出した。 The inventors include a step of creating a stereo image of an object related to a survey photo or geographic information using two different images using a three-dimensional graphics library, and when the image is a photo image, at least It has been found that a plotting system for producing spatial data characterized by including a step of correcting by a photographing point and a direction is preferable as a means for solving the above-mentioned problem.
測量写真の中で、航空写真でのステレオ化は、フライトラインに沿うように連続して撮影した多数の航空写真映像の中から、適切な2画面を選択し、この撮影位置の違いを利用して、ステレオ化を行うものである。写真映像を用いたステレオ映像方式は、古くから行われており、その理論も良く知られるところである。 In surveying photographs, aerial photographs are stereoified by selecting the appropriate two screens from a number of aerial photographs taken continuously along the flight line, and using this difference in shooting positions. Thus, stereophonization is performed. Stereo video systems using photographic video have been practiced for a long time, and the theory is well known.
ただ、通常のステレオ写真と異なり、例えば、航空写真においては、撮影時の撮影点、撮影方向がフライト中の飛行機の中からの撮影のために、撮影位置の安定性に悪いのが一般的である。そのため、これら撮影点(高度、緯度、経度)、撮影方向の情報をそれぞれの画像に対応させて記録するのが普通であって、これら撮影状況に関する情報と共に、撮影画像を保管するようにしている。GPS(Global Positioning System)およびIMU(Inertia Measuring Unit)の発達と共に航空写真の発達は大きい。これは、地上における固定カメラを用いた測量写真でも、撮影位置の補正が発達するに従って、写真測量の精度が上がってきていて、発達は大きい。 However, unlike ordinary stereo photography, for example, in aerial photography, the shooting point and shooting direction are generally poor in stability of the shooting position because of shooting from inside an airplane in flight. is there. For this reason, it is normal to record information on these shooting points (altitude, latitude, longitude) and shooting direction in association with each image, and the shot images are stored together with information on these shooting conditions. . Along with the development of GPS (Global Positioning System) and IMU (Inertia Measuring Unit), the development of aerial photography is large. This is also true for surveying photographs using a fixed camera on the ground, as the accuracy of photogrammetry has increased as the correction of the photographing position has developed.
一方、これら測量結果を活用し、図化し、属性を付与するなどして空間データを得て、前記空間データを様々な応用に適用することの発達も大きく、前記空間データを得るための種々のシステムが提案されていると同時に得られた前記空間データを活用、応用するシステムも多く提案されている。 On the other hand, using these survey results, drawing, assigning attributes, etc. to obtain spatial data, the development of applying the spatial data to various applications is also great, and there are various ways to obtain the spatial data. At the same time as a system is proposed, many systems that utilize and apply the spatial data obtained are also proposed.
しかしながら、もともと測量写真などは、データ量が多いので、これを扱うシステムへの負荷が大きく、データ量削減の工夫も様々されているが十分ではない。例えば、得られた前記空間データから、編集等の目的で、オブジェクトを作成し、前記オブジェクトを観察して編集を行うことが行われているが、この場合の、オブジェクトも取り扱いも情報量の多さが抱える問題があった。 However, survey photographs and the like originally have a large amount of data, so the load on the system that handles them is large, and various measures for reducing the amount of data are various, but not enough. For example, an object is created from the obtained spatial data for the purpose of editing, and the object is observed and edited. In this case, both the object and the handling have a large amount of information. There was a problem.
前記多数の測量写真映像の中から、適切な2枚を選択する方法は、例えば、特願2004−195206に本特許出願人が詳しく記載したものを用いることが出来る。一方、空間データを用いた前記オブジェクトの場合は、多数の映像の中から適切なものを選択するという負荷がなくなる。 As a method of selecting appropriate two images from among the large number of survey photograph images, for example, the method described in detail by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2004-195206 can be used. On the other hand, in the case of the object using spatial data, the load of selecting an appropriate one from a large number of videos is eliminated.
本発明は、ゲームなどの領域で、広く一般に知られている3次元グラフィックスライブラリを用いることで、中間ファイルを必要とせずに、立体視を可能にするもので、前記エピポーラ画像および/またはラディアルディストーション補正画像を必要とせずに、立体視を実現できるものである。用いる図化システムの基本プログラムは、公知のものを用いることができるが、立体視像を得る工程をゲーム等の分野で公知の3次元グラフィックスライブラリを適用させて得るものである。代表的な前記3次元グラフィックスライブラリとして、OpenGLあるいはDirectXと呼ばれるものが知られていて、本発明においても好ましく用いられる。 The present invention enables stereoscopic viewing without using an intermediate file by using a widely known three-dimensional graphics library in a game area or the like. The epipolar image and / or the radial A stereoscopic view can be realized without requiring a distortion-corrected image. As the basic program of the plotting system to be used, a known program can be used, but a process for obtaining a stereoscopic image is obtained by applying a known three-dimensional graphics library in the field of games or the like. As a typical three-dimensional graphics library, what is called OpenGL or DirectX is known and is preferably used in the present invention.
本発明において、前記異なる二つの映像は、測量写真の場合は、二枚の写真映像であるが、地理情報に関するオブジェクトの場合は、前記空間データから構成される立体視可能な二つの仮想物体像である。前記仮想物体像の場合は、様々な角度から立体視可能に構成することができるので、前記編集等の工程で、正確な判断で、編集が可能となる。前記仮想物体は、点、線、面等であることもある。 In the present invention, the two different images are two photographic images in the case of a survey photograph, but in the case of an object related to geographic information, two stereoscopic virtual object images composed of the spatial data. It is. In the case of the virtual object image, since it can be configured to be stereoscopically viewed from various angles, editing can be performed with accurate judgment in the editing process. The virtual object may be a point, a line, a surface, or the like.
本発明は、立体視するとき等に、中間ファイル(例えば、エピポーラ画像およびラディアルディストーション補正画像等)を必要としないので、処理が早く、且、容量が少なくて済むので、全体の処理を効率的に、短時間で行うことを可能にする効果を有する。従って、図化システムを含む空間データ生産システムのような綜合的システムに前記図化システムを組み込むにしても、容量を増大させることなく、効率的な綜合システムを構築できるものである。更に得られた空間データを使って、オブジェクトの立体視ができるので、前記空間データの修正、確認が容易にできて、前記空間データの品質の向上ができる。また、前記オブジェクトを任意の視点、視線から立体視することが容易にできるので、例えば、過高感を制御することで、地形形状表示あるいは縮尺にあった空間把握が可能で、得られる空間データの品質向上に非常に有利である。 Since the present invention does not require an intermediate file (for example, an epipolar image and a radial distortion correction image) when stereoscopically viewing, the processing is quick and the capacity is small, so that the entire processing is efficient. In addition, it has the effect of making it possible to perform in a short time. Therefore, even if the graphic system is incorporated into an integrated system such as a spatial data production system including the graphic system, an efficient integrated system can be constructed without increasing the capacity. Furthermore, since the object can be stereoscopically viewed using the obtained spatial data, the spatial data can be easily corrected and confirmed, and the quality of the spatial data can be improved. In addition, since it is easy to stereoscopically view the object from an arbitrary viewpoint and line of sight, for example, by controlling the sense of height, it is possible to display the topographic shape or grasp the space in accordance with the scale, and obtain spatial data It is very advantageous for quality improvement.
以下、本発明を図面により、更に詳しく説明する。図1は、本発明に係る図化システムの立体視機能の処理手順およびフローチャートを示すものである。1から6までは、処理あるいは工程を表し、11から16までは、ファイルを意味し、21は手入力あるいは手作業を表していて、31から36までは、データあるいはメモリを意味する。40は表示である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a processing procedure and a flowchart of the stereoscopic function of the plotting system according to the present invention. 1 to 6 represent processes or steps, 11 to 16 represent files, 21 represents manual input or manual work, and 31 to 36 represent data or memory.
1は、オブジェクトの生成工程であり、左右の板状の画像貼付曲面オブジェクトを生成するものである。レンズのキャリブレーション情報などの内部標定11に基づき、前記板状の形状は決められる。ラディアルディストーションなどのレンズの光学歪みは、前記板状のオブジェクトの湾曲と同心円状の波形を利用して一般的な数式、理論で補正される。前記オブジェクトのデータは、左右、それぞれデータ31および34である。
オペレータは、本特許出願人の前記先願に係る発明を利用して、大量な画像群から、隣り合う2枚のステレオペア(左右画像)を選択を関係づけたステレオペア画像データ12から適切なものを選択する。貼付工程2で、前記選択されたペアの画像は、テクスチャアとして、左右別々に、それぞれ適切な前記オブジェクトに例えば正射投影法で貼付され、左右のテクスチャ付きオブジェクトが得られる。 The operator uses the invention according to the prior application of the applicant of the present patent application to appropriately select from the stereo
航空写真などの場合のように、撮影時の撮影位置、撮影方向、換言すると視点、視線方向は、それぞれ、撮影時点で、フライトの方向をXとし、フライト平面内でフライト方向Xに直角な方向をYとし、前記平面に垂直な方向をZとして、これらとそれぞれ為す角度をκ、φ、ωとすると、撮影時の視点位置(X、Y、Z)と視線方向(κ、φ、ω)が外部定位ファイル13に左右別々にファイルされている。 As in aerial photography, the shooting position, shooting direction, in other words, the viewpoint and line-of-sight direction at the time of shooting are the directions perpendicular to the flight direction X in the flight plane, where X is the flight direction at the time of shooting. Where Y is Y, Z is the direction perpendicular to the plane, and κ, φ, ω are the angles formed respectively, and the viewpoint position (X, Y, Z) and the line-of-sight direction (κ, φ, ω) Are separately filed in the
ステレオモデル生成工程3で、前記外部定位ファイル13の情報に基づき、前記テクスチャ付きオブジェクトを3次元仮想空間にステレオ画像モデルとして配置する。前記ステレオ画像モデルは、データ35として、ステレオ描画工程4に送られる。前記外部定位ファイル13の情報は、前記ステレオ描画工程4でも利用され、視点および視線による補正をして、ステレオ画像を立体視可能にする。前記公知の3次元グラフィックライブラリを用いて、中間ファイルを作成することなく、前記ステレオ画像をステレオモニタ40に直接描画する。 In the stereo
前記ステレオモニタ上に表示された前記ステレオ画像を立体視21しながら、前記オペレータが空間データを図化して、新規の空間データ16が得られる。前記新規な空間データ16は、既存の空間データ14に同じ形式で格納される。 While stereoscopically viewing the stereo image displayed on the
以上が、測量写真をステレオ図化する工程である。前記既存の空間データと前記新規な空間データが有しているオブジェクトの空間座標値に基づき、オブジェクトモデル生成工程5で、3次元仮想空間に望みの空間データを配置し、この配置された空間データを3次元オブジェクトモデルとする。 The above is the process of making a survey photograph in stereo. Based on the spatial coordinate values of the objects included in the existing spatial data and the new spatial data, in the object
前記3次元オブジェクトモデルのデータ36は、ステレオペアとして成り立つように、任意の2視点による補正をステレオ描画工程6で行い、前記異なる二つの映像とし、前記3次元グラフィックスライブラリを用いて、前記ステレオモニタ40に中間ファイルを使わずに直接描画される。このとき、後の工程のステレオ立体視21で、前記オペレータが見やすいように、設定を調整する。例えば、照明光源の位置、色、強さなどを調整し、コントラストを調整する。また、得られたオブジェクトの透過率を調整して、重複しているデータの視認性を向上させることができる。 The
前記オペレータは、前記ステレオモニタ40で前記オブジェクトの立体視21をしながら、前記オブジェクトに用いた空間データのエラーの確認あるいは修正を行う。このとき、前記オブジェクトを任意の視点から立体視が可能なので、エラーのチェックが容易になり、空間データの品質向上が図れる。 The operator confirms or corrects an error in the spatial data used for the object while viewing the object stereoscopically 21 on the
図示されていないが、前記図化システムに公知の3次元グラフィックスライブラリがインストールされていて、前記したように、前記ステレオ描画工程4および6で、前記3次元グラフィックスライブラリのダイレクトレンダリングの機能を使用して、直接描画している。一方、前記オブジェクトの生成工程1、前記貼付工程2、前記ステレオモデル生成工程3およびオブジェクトモデル生成工程5では、前記3次元グラフィックスライブラリのモデル生成機能と配置調整機能を利用している。 Although not shown, a known 3D graphics library is installed in the plotting system, and as described above, the
1 オブジェクトの生成工程
2 貼付工程
3 ステレオモデル生成工程
4 ステレオ描画工程
5 オブジェクトモデル生成工程
6 ステレオ描画工程DESCRIPTION OF
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