JP2020017109A - ブレイクライン抽出プログラム、ブレイクライン抽出システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本願発明の課題は、従来の問題を解決することであり、すなわち点群の密度に依存することなく従来技術より正確なブレイクラインを安定的に設定することができる、ブレイクライン抽出プログラム、ブレイクライン抽出システムを提供することである。
【解決手段】 本願発明のブレイクライン抽出プログラムは、暫定ブレイクライン設定処理と部分画像抽出処理、部分画像出力処理、構成点座標算出処理をコンピュータに実行させる機能を備えたものである。このうち部分画像抽出処理は、暫定ブレイクラインを基準に設定される部分画像を、座標付与画像から抽出する処理であり、構成点座標算出処理は、確定ブレイクラインに基づいて確定ブレイクラインを構成するブレイクライン構成点の座標を求める処理である。
【選択図】図１

Description

本願発明は、地物等の３次元モデルの作成に関する技術であり、より具体的には、３次元点群データからより正確なブレイクラインを抽出することができるブレイクライン抽出プログラム、ブレイクライン抽出システムに関するものである。

地形図を作製するため広範囲に渡って計測を行う場合、従来では航空機から撮影した空中写真を利用する空中写真測量が一般的であったが、近年では航空レーザ計測も多用されるようになった。

空中写真測量は、同一箇所を写した異なる２枚の空中写真を一組とするステレオペア写真を用意し、双方の写真に写された同一対象物を同定するとともに、その対象物の写真上の位置の相違（視差）を利用して地上における対象物の座標を求める手法である。

一方の航空レーザ計測は、計測したい地形の上空を航空機で飛行し、地形に対して照射したレーザパルスの反射信号を受けて計測するものである。航空機には通常、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などの測位計とＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）などの慣性計測装置が搭載されているためレーザパルスの照射位置（ｘ，ｙ，ｚ）と照射姿勢（ω，φ，κ）を把握することができ、その結果、照射時刻と受信時刻の時間差から計測点（レーザパルスが反射した地点）の３次元座標を得ることができるわけである。また昨今では、航空機にレーザ計測器を搭載する航空レーザ計測のほか、地上にレーザ計測器を設置して計測する地上型レーザ計測も広まりつつある。

空中写真測量や航空レーザ計測、地上型レーザ計測などによれば、３次元座標を有する多数の計測点（以下、多数の計測点のことを「点群」という。）が得られる。３次元座標のままでは点群の相対的な位置関係を把握し難いこともあって、通常はこの点群から作成される３次元モデルを利用する。３次元モデルは、点群の３次元座標に基づいて計測対象の形状をいわば３次元的に再現したものであり、「数値表層モデル（ＤＳＭ：ＤｉｇｉｔａｌＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｅｌ）」や「数値標高モデル（ＤＥＭ：ＤｉｇｉｔａｌＥｌｅｖａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ）」などを例示することができる。これらＤＳＭやＤＥＭは多数のメッシュによって構成されることが多く、メッシュごとの代表点に高さを与えることでモデルを形成している。なおメッシュの代表点に高さを与える手法としては、ランダムデータから形成される不整三角網によって高さを求めるＴＩＮ（ＴｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄＩｒｒｅｇｕｌａｒＮｅｔｗｏｒｋ）による手法、最も近い計測点を採用する最近隣法（ＮｅａｒｅｓｔＮｅｉｇｈｂｏｒ）による手法、逆距離加重法（ＩＤＷ）、Ｋｒｉｇｉｎｇ法、平均法など従来から用いられる種々の手法が採用される。

３次元モデルを作成する場合、正確なブレイクラインを設定することが極めて重要である。ここでブレイクラインとは、異なる２面の境界線であり、図７（ａ）のケースでは上面ＳＦ１と側面ＳＦ２によってブレイクラインＢＬ１が形成され、側面ＳＦ２と下面ＳＦ３によってブレイクラインＢＬ２が形成されている。例えば図７（ｂ）に示すオフィスビルの３次元モデルを作成する場合、４つの略鉛直面によって形成される４つのブレイクライン（略鉛直方向）や、略鉛直面と略水平面によって形成されるブレイクライン（略水平方向）などを正確に表現（再現）することが重要となる。

ブレイクラインは、ＴＩＮなどの手法によって面を形成するときに欠かせないものであり、またダウンサンプリングする際に残すべき点として抽出するときに、沈下や隆起など形状変化を把握するときに、あるいはＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）図面との整合性を図るときに欠かせないものである。

従来、点群からブレイクラインを設定するに当たっては、平面と平面の交線を用いる手法や、各点群の法線ベクトルを用いる手法、平面の輪郭線を用いる手法などが採用されていた。特許文献１では、同一平面に投影した計測点の配置から地物の輪郭線（ブレイクライン）を設定する発明を開示しており、特許文献２では、セグメント点群からラインデータを抽出したうえで地物の輪郭線（ブレイクライン）を設定する発明を開示している。

特開２０１４−１０６１１８号公報 特開２０１６−２０５９７５号公報

特許文献１や特許文献２に開示される発明を用いればブレイクラインを自動設定することができるが、これらの発明を含む従来技術はいずれも、ブレイクラインの正確さが点群の密度に依存するため安定的に正確なブレイクラインが得られないという問題が指摘されていた。特にブレイクライン周辺の計測点の密度が少ないと正確にブレイクラインを設定することができず、その結果、計測対象（例えば地物）を適切に表現（再現）した３次元モデルを得ることができない。

本願発明の課題は、従来の問題を解決することであり、すなわち点群の密度に依存することなく従来技術より正確なブレイクラインを安定的に設定することができる、ブレイクライン抽出プログラム、ブレイクライン抽出システムを提供することである。

本願発明は、暫定的に設定したブレイクラインと画像を照合することによって、そのブレイクラインを正しい位置に補正する、という点に着目したものであり、従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。

本願発明のブレイクライン抽出プログラムは、３次元点群データからブレイクラインを抽出する機能をコンピュータに実行させるプログラムであって、暫定ブレイクライン設定処理と部分画像抽出処理、部分画像出力処理、構成点座標算出処理をコンピュータに実行させる機能を備えたものである。暫定ブレイクライン設定処理は、３次元点群データから得られた暫定ブレイクラインの座標に基づいて、座標付与画像（３次元座標と対応付けられた画像）上で暫定ブレイクラインを設定する処理である。部分画像抽出処理は、暫定ブレイクラインを基準に設定される部分画像を、座標付与画像から抽出する処理である。部分画像出力処理は、部分画像抽出処理で抽出された部分画像を表示手段に出力する処理である。そして構成点座標算出処理は、表示手段に出力された部分画像を確認しながらオペレータが部分画像上に設定した確定ブレイクラインに基づいて、確定ブレイクラインを構成するブレイクライン構成点の座標を求める処理である。この場合、部分画像出力処理によって、部分画像上に暫定ブレイクラインを表示させることもできる。

本願発明のブレイクライン抽出プログラムは、オペレータ操作によることなく確定ブレイクラインを自動生成する処理を、コンピュータに実行させる機能を備えたものとすることもできる。この場合、構成点座標算出処理によって、部分画像抽出処理で抽出された部分画像の各画素が有する画素値に基づいて確定ブレイクラインを生成する。

本願発明のブレイクライン抽出プログラムは、ブレイクライン構成点抽出処理をコンピュータに実行させる機能を備えたものとすることもできる。このブレイクライン構成点抽出処理は、構成点座標算出処理で求められたブレイクライン構成点の座標に基づいて、ブレイクライン構成点に対応する点を３次元点群データから抽出する処理である。

本願発明のブレイクライン抽出プログラムは、ブレイクライン構成点追加処理をコンピュータに実行させる機能を備えたものとすることもできる。このブレイクライン構成点追加処理は、構成点座標算出処理で求められた座標が付与されたブレイクライン構成点を、３次元点群データに追加する処理である。

本願発明のブレイクライン抽出システムは、３次元点群データからブレイクラインを抽出するシステムであって、暫定ブレイクライン設定手段と部分画像抽出手段、表示手段、確定ブレイクライン入力手段、構成点座標算出手段を備えたものである。暫定ブレイクライン設定手段は、３次元点群データから得られた暫定ブレイクラインの座標に基づいて、３次元座標と対応付けられた座標付与画像上で暫定ブレイクラインを設定する手段である。部分画像抽出手段は、暫定ブレイクラインを基準に設定される部分画像を、座標付与画像から抽出する手段である。表示手段は、部分画像抽出処理で抽出された部分画像を表示する手段である。確定ブレイクライン入力手段は、表示手段に出力された部分画像を確認しながら、オペレータが部分画像上に確定ブレイクラインを設定する手段である。そして構成点座標算出手段は、確定ブレイクライン入力手段で設定された確定ブレイクラインを構成するブレイクライン構成点の座標を求める手段である。

本願発明のブレイクライン抽出システムは、暫定ブレイクライン設定手段と部分画像抽出手段、確定ブレイクライン生成手段、構成点座標算出手段を備えたものとすることもできる。この確定ブレイクライン生成手段は、部分画像抽出処理で抽出された部分画像の各画素が有する画素値に基づいて確定ブレイクラインを生成する手段である。

本願発明のブレイクライン抽出プログラム、ブレイクライン抽出システムには、次のような効果がある。
（１）画像上で明確に表れた境界線に基づいて設定することから、従来技術より正確なブレイクラインを設定することができ、すなわち計測対象をより適切に表現した３次元モデルを得ることができる。
（２）正確なブレイクラインが得られることから、重要な点を適切に残したダウンサンプリングを実行することができる。
（３）適切な３次元モデルが得られることから、沈下や隆起といった形状変化をより正確に把握することができ、３次元モデルとＣＡＤ図面との整合性を容易かつ効率的に図ることができる。

入力型ブレイクライン抽出プログラムの主な処理の流れを示すフロー図。 （ａ）は暫定ブレイクラインが表示された座標付与画像を示す画像図、（ｂ）は座標付与画像から抽出された部分画像を示す画像図。 暫定ブレイクラインを基準に設定される部分画像の領域を示すモデル図。 自動生成型ブレイクライン抽出プログラムの主な処理の流れを示すフロー図。 入力型ブレイクライン抽出プログラムの主な構成を示すブロック図。 自動生成型ブレイクライン抽出プログラムの主な構成を示すブロック図。 （ａ）は、上面と側面によって形成されるブレイクラインと側面と下面によって形成されるブレイクラインを示す斜視図、（ｂ）はオフィスビルに形成されるブレイクラインを説明する斜視図。

本願発明のブレイクライン抽出プログラム、ブレイクライン抽出システムの実施形態の一例を、図に基づいて説明する。本願発明のブレイクライン抽出システムは、本願発明のブレイクライン抽出プログラムを実行するシステムである。したがって、まずは本願発明のブレイクライン抽出プログラムについて説明し、その後に本願発明のブレイクライン抽出システムについて説明することとする。

１．ブレイクライン抽出プログラム
本願発明のブレイクライン抽出プログラムは、３次元座標を具備する多数の計測点データ（以下、「３次元点群データ」という、）からブレイクラインを抽出する機能をコンピュータに実行させるプログラムである。ここで３次元座標とは、平面位置と高さの情報を持つ座標であり、３軸の直交座標系における座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）や測地座標系における緯度・経度・標高などを例示することができる。本願発明のブレイクライン抽出プログラムによってブレイクラインを抽出する過程では、３次元点群データから暫定的にブレイクライン（以下、「暫定ブレイクラインＢＬｔ」という。）を求め、この暫定ブレイクラインＢＬｔを利用して部分的な画像（以下、「部分画像」という。）を切り出し、そして部分画像に基づいて最終的なブレイクライン（以下、「確定ブレイクラインＢＬｃ」という。）を確定する。なお本願発明のブレイクライン抽出プログラムは、オペレータ操作によって確定ブレイクラインＢＬｃを設定する形式（以下、「入力型ブレイクライン抽出プログラム」という。）と、部分画像から確定ブレイクラインＢＬｃを自動生成する形式（以下、「自動生成型ブレイクライン抽出プログラム」という。）に大別することができる。以下、入力型ブレイクライン抽出プログラムと自動生成型ブレイクライン抽出プログラムについてそれぞれ順に説明する。

（入力型ブレイクライン抽出プログラム）
図１を参照しながら、入力型ブレイクライン抽出プログラムについて説明する。図１は、入力型ブレイクライン抽出プログラムの主な処理の流れを示すフロー図である。はじめに画像に３次元座標を対応付けて「座標付与画像」を作成する（Ｓｔｅｐ１０）。この画像は、抽出しようとするブレイクラインを含む範囲を取得したものであって、３次元点群が配置される領域のうち一部あるいは全部を含む範囲を取得した画像である。

上記したとおり座標付与画像は、３次元座標が対応付けられた画像であり、例えば画素（ピクセル）ごとに３次元座標が付与されている。この座標付与画像は、従来の写真測量技術や、近年多用されているＳｆＭ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ）などを利用して作成することができ、レーザスキャナによる３次元座標データと画像が独立して用意されている場合はＩＣＰ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ）を利用して画像に３次元座標を付与することもできる。なお、座標付与画像があらかじめ用意されているときは座標付与画像を作成する処理（Ｓｔｅｐ１０）を省略することができ、すなわち当該処理は入力型ブレイクライン抽出プログラムにとって必須ではない。

座標付与画像の作成（あるいは、既製の座標付与画像の準備）とは別に、空中写真測量や航空レーザ計測（地上型レーザ計測）などの計測を行うことで取得した３次元点群データから暫定ブレイクラインＢＬｔを設定する（Ｓｔｅｐ２０）。この暫定ブレイクラインＢＬｔは、平面と平面の交線を用いる手法や、各点群の法線ベクトルを用いる手法、平面の輪郭線を用いる手法など従来用いられている手法によって設定することができる。

座標付与画像が作成され（あるいは、既製の座標付与画像が準備され）、暫定ブレイクラインＢＬｔが設定されると、座標付与画像のうち暫定ブレイクラインＢＬｔを含む範囲を切り出して部分画像を抽出する（Ｓｔｅｐ３０）。以下、部分画像の抽出処理について詳しく説明する。

まず、座標付与画像上で、暫定ブレイクラインＢＬｔを設定する。既述のとおり座標付与画像は３次元座標を具備しており、もちろん暫定ブレイクラインＢＬｔも３次元座標を具備していることから、座標付与画像においても暫定ブレイクラインＢＬｔを表すことができるわけである。ただし、座標付与画像の３次元座標の座標系と暫定ブレイクラインＢＬｔの３次元座標の座標系が異なる場合は、一方の３次元座標を他方の座標系に変換したうえで暫定ブレイクラインＢＬｔを設定する。

図２は、暫定ブレイクラインＢＬｔと部分画像ＰＨｂの関係を説明する画像図であり、（ａ）は暫定ブレイクラインＢＬｔが表示された座標付与画像ＰＨａを示す画像図、（ｂ）は座標付与画像ＰＨａから抽出された部分画像ＰＨｂを示す画像図である。また図３は、暫定ブレイクラインＢＬｔを基準に設定される部分画像ＰＨｂの領域を示すモデル図である。図２（ａ）では実際の境界線ＤＬ（実線で示す）とともに暫定ブレイクラインＢＬｔ（破線で示す）が表示されているが、本来であれば暫定ブレイクラインＢＬｔは境界線ＤＬと重なるべきところ、その暫定ブレイクラインＢＬｔの位置は若干ずれている。既述したとおり、従来手法により設定されるブレイクラインは、その正確さが点群の密度に依存するため図２（ａ）のような状態が生じ得るわけである。

図２（ａ）に示すように座標付与画像上で暫定ブレイクラインＢＬｔが設定されると、暫定ブレイクラインＢＬｔを基準とした拡張領域を設定する。具体的には図３に示すように、暫定ブレイクラインＢＬｔを中心に拡張幅ＷＤだけ広げた拡張領域を設定する。そして、座標付与画像ＰＨａからこの拡張領域に相当する画像を切り出して、図２（ｂ）に示す部分画像ＰＨｂを抽出する。なお、拡張領域を設定するに当たっては、図３に示す手法に限らず、暫定ブレイクラインＢＬｔの左右を非対象にしたり、楕円や多角形を含む形状としたり、様々な手法で設定することができる。もちろん図３に示す拡張幅ＷＤに関しても、要求仕様に応じて任意の寸法（あるいは画素数）で設計することができる。また、ブレイクラインが複数の線分によって（つまり、折れ線によって）構成される場合は、線分ごとにそれぞれ拡張領域を設定し部分画像ＰＨｂを抽出するとよい。

部分画像ＰＨｂが抽出できると、ディスプレイなどの表示手段にこの部分画像ＰＨｂを表示する（Ｓｔｅｐ４１）。このとき、部分画像ＰＨｂのみを表示する仕様としてもよいし、部分画像ＰＨｂに暫定ブレイクラインＢＬｔを重ねて表示する仕様としてもよい。そして、表示手段に表示された部分画像ＰＨｂ（あるいは、部分画像ＰＨｂと暫定ブレイクラインＢＬｔ）を確認しながら、オペレータが本来設定されるべきブレイクラインを確定ブレイクラインＢＬｃとして入力する（Ｓｔｅｐ４２）。このときオペレータは、暫定ブレイクラインＢＬｔを基準とした部分画像ＰＨｂの範囲のみを目視すればよく、図２（ｂ）に示すように部分画像ＰＨｂを見れば明確に境界線ＤＬを確認することができることから、容易に確定ブレイクラインＢＬｃを入力することができるわけである。なお、オペレータ操作によって確定ブレイクラインＢＬｃを入力するには、マウスやキーボード等の入力手段を用いて画像上をトレスする手法や、画像上の境界線ＤＬの特徴点（端点や変化点）を指定（クリック）する手法など、従来用いられている種々の手法を採用することができる。

確定ブレイクラインＢＬｃが設定できると、この確定ブレイクラインＢＬｃを構成する点（以下、「ブレイクライン構成点」という。）の３次元座標を、座標付与画像ＰＨａ（つまり、部分画像ＰＨｂ）の標定要素に基づいて算出する（Ｓｔｅｐ５０）。このとき、確定ブレイクラインＢＬｃのうち端点や変化点といった特徴点を抽出してブレイクライン構成点とすることもできるし、これに加えて（あるいは代えて）確定ブレイクラインＢＬｃを表す直線式（３次元座標系における一般式）を算出したうえで当該直線式上にある点を所定間隔で抽出してブレイクライン構成点とすることもできる。

ブレイクライン構成点を抽出してそれぞれの３次元座標が算出されると、座標付与画像の標定要素を参照しながらこれらブレイクライン構成点と３次元点群データを照らし合わせる。なおこの３次元点群データは、暫定ブレイクラインＢＬｔを設定した３次元点群データである。ブレイクライン構成点と３次元点群データを照らし合わせた結果、ブレイクライン構成点と同一あるいは近似する（閾値距離内にある）計測点データが３次元点群データから検出されると、この計測点データにはブレイクラインを構成する点であることが記録される（Ｓｔｅｐ６０）。一方、ブレイクライン構成点と同一あるいは近似する計測点データが３次元点群データから検出されない場合は、そのブレイクライン構成点を新たに３次元点群データのデータとして追加するとよい（Ｓｔｅｐ６０）。

３次元点群データからブレイクラインを構成する計測点が抽出され、新たにブレイクライン構成点が３次元点群データに追加されると、この３次元点群データからブレイクラインを設定し、３次元モデルを作成する（Ｓｔｅｐ７０）。ここで設定されるブレイクラインは、確定ブレイクラインＢＬｃを基礎としているためその位置は正確であり、したがってこのブレイクラインに基づいて作成される３次元モデルも計測対象（例えば地物）を適切に表現（再現）したものとなっているわけである。

（自動生成型ブレイクライン抽出プログラム）
図４を参照しながら、自動生成型ブレイクライン抽出プログラムについて説明する。図４は、自動生成型ブレイクライン抽出プログラムの主な処理の流れを示すフロー図である。入力型ブレイクライン抽出プログラムと同様、はじめに座標付与画像を作成し（Ｓｔｅｐ１０）、従来技術によって３次元点群データから暫定ブレイクラインＢＬｔを設定し（Ｓｔｅｐ２０）、そして暫定ブレイクラインＢＬｔを基準に部分画像を抽出する（Ｓｔｅｐ３０）。このケースでも、座標付与画像があらかじめ用意されているときは座標付与画像を作成する処理（Ｓｔｅｐ１０）を省略することができ、すなわち当該処理は自動生成型ブレイクライン抽出プログラムにとって必須ではない。

部分画像ＰＨｂが抽出できると、従来用いられている画像処理技術によって確定ブレイクラインＢＬｃを生成する（Ｓｔｅｐ４３）。具体的には、部分画像ＰＨｂを構成する画素に付与された画素値に基づいて、すなわち隣接画素間における画素値の差や画素値勾配（画素値差を画素間距離で除した値）などを利用して明確な境界（エッジ）を抽出し、これを確定ブレイクラインＢＬｃとする。なお画素値としては、ＲＧＢやＣＭＹＫ（Ｃｙａｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｋｅｙｃｏｌｏｒ）、ＮＣＳ、オストワルト表色系といった色モデルで定められる値を採用することもできるし、グレースケールを採用することもできる。

通常、画像処理技術によってエッジを抽出するときは比較的大きな（広い範囲の）画像を対象とするため、処理に時間がかかるうえ、場合によっては正確に抽出できない（あるいは抽出できない）ことすらある。ところが自動生成型ブレイクライン抽出プログラムは、部分画像ＰＨｂの範囲のみを検索すれば足りることから、処理時間も短く、しかも比較的正確に確定ブレイクラインＢＬｃを抽出することができる。さらに、事前処理として暫定ブレイクラインＢＬｔを表す形状（例えば、３次元座標系における直線式）を算出しておけば、当該形状を頼りに確定ブレイクラインＢＬｃを抽出することができるため、より短時間で処理でき、より正確に抽出することができて極めて好適となる。従来多用されているＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ）法やハフ変換といった画像処理では、抽出結果（例えば抽出された直線）の上に最も多くの特徴点（例えばエッジなど）が存在するかどうかを判断基準としている。一方、本願発明では，暫定ブレイクラインＢＬｔの形状と、この暫定ブレイクラインＢＬｔに基づく部分画像ＰＨｂとを照らし合わせることで確定ブレイクラインＢＬｃを抽出する。したがって、ＲＡＮＳＡＣ法などの従来手法では、たとえ形状が著しく相違していたとしても色勾配（エッジ）が明確であればそれを結果として抽出してしまうが、本願発明では，色勾配（エッジ）に加え暫定ブレイクラインＢＬｔの形状にしたがって検出することから従来手法に比してより高精度に確定ブレイクラインＢＬｃを抽出することができるわけである。

確定ブレイクラインＢＬｃが生成できると、入力型ブレイクライン抽出プログラムと同様、ブレイクライン構成点の３次元座標を算出し（Ｓｔｅｐ５０）、３次元点群データからブレイクラインを構成する計測点を抽出し、新たにブレイクライン構成点が３次元点群データに追加する（Ｓｔｅｐ６０）。そして、３次元点群データからブレイクラインを設定したうえで３次元モデルを作成する（Ｓｔｅｐ７０）。

２．ブレイクライン抽出システム
次に本願発明のブレイクライン抽出システムについて図を参照しながら説明する。なお、本願発明のブレイクライン抽出システムは、ここまで説明したブレイクライン抽出プログラムを実行するシステムであり、したがってブレイクライン抽出プログラムで説明した内容と重複する説明は避け、本願発明のブレイクライン抽出システムに特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「１．ブレイクライン抽出プログラム」で説明したものと同様である。また本願発明のブレイクライン抽出システムは、本願発明のブレイクライン抽出プログラムと同様、オペレータ操作によって確定ブレイクラインＢＬｃを設定する「入力型ブレイクライン抽出システム」と、部分画像から確定ブレイクラインＢＬｃを自動生成する「自動生成型ブレイクライン抽出システム」に大別することができる。以下、入力型ブレイクライン抽出システムと自動生成型ブレイクライン抽出システムについてそれぞれ順に説明する。

（入力型ブレイクライン抽出システム）
図５を参照しながら、入力型ブレイクライン抽出システム１００ａについて説明する。図５は、入力型ブレイクライン抽出システム１００ａの主な構成を示すブロック図である。この図に示すように入力型ブレイクライン抽出システム１００ａは、暫定ブレイクライン設定手段１０１と部分画像抽出手段１０２、表示手段１０３、確定ブレイクライン入力手段１０４、構成点座標算出手段１０５を含んで構成され、さらに３次元点群データ記憶手段１０６や座標付与画像記憶手段１０７、構成点抽出追加手段１０８、３次元モデル作成手段１０９を含んで構成することもできる。

図５に示す各手段は、それぞれの手段が行う内容が記述されたプログラムを実行するものであり、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。このコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、ｉＰａｄ（登録商標）といったタブレット型端末やスマートフォン、あるいはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などによって構成することができる。コンピュータ装置は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリを具備しており、さらにマウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを含むものもある。なお、一般的なＰＣであればマウスやキーボード等のデバイスから入力するが、タブレット型端末やスマートフォンではタッチパネルを用いた操作（タップ、ピンチイン／アウト、スライド等）で入力することが多い。

図５に示す暫定ブレイクライン設定手段１０１は暫定ブレイクライン設定処理（図１に示すＳｔｅｐ２０）を実行する手段であり、部分画像抽出手段１０２は部分画像抽出処理（図１に示すＳｔｅｐ３０）を実行する手段であり、表示手段１０３はディスプレイなど部分画像を表示する手段であり、確定ブレイクライン入力手段１０４はマウスやキーボードなど確定ブレイクラインを入力する手段であり、構成点座標算出手段１０５は構成点座標算出処理（図１に示すＳｔｅｐ５０）を実行する手段である。また、３次元点群データ記憶手段１０６は３次元点群データを記憶する手段であり、座標付与画像記憶手段１０７は座標付与画像を記憶する手段であり、構成点抽出追加手段１０８は３次元点群データ記憶手段１０６に構成点を抽出・追加する処理（図１に示すＳｔｅｐ６０）を実行する手段であり、３次元モデル作成手段１０９は３次元モデル作成処理（図１に示すＳｔｅｐ７０）を実行する手段である。なお３次元点群データ記憶手段１０６と座標付与画像記憶手段１０７は、例えばデータベースサーバに構築することができ、それぞれ異なるデータベースサーバに構築してもよいし、１つのデータベースサーバを兼用して構築してもよい。また３次元点群データ記憶手段１０６と座標付与画像記憶手段１０７は、ローカルなネットワークに置くこともできるし、もちろんインターネット経由で保存するクラウドサーバとすることもできる。

（自動生成型ブレイクライン抽出システム）
図６を参照しながら、自動生成型ブレイクライン抽出システム１００ｂについて説明する。図６は、自動生成型ブレイクライン抽出システム１００ｂの主な構成を示すブロック図である。この図に示すように自動生成型ブレイクライン抽出システム１００ｂは、暫定ブレイクライン設定手段１０１と部分画像抽出手段１０２、確定ブレイクライン生成手段１１０、構成点座標算出手段１０５を含んで構成され、さらに表示手段１０３や３次元点群データ記憶手段１０６、座標付与画像記憶手段１０７、構成点抽出追加手段１０８、３次元モデル作成手段１０９を含んで構成することもできる。

図６に示す各手段は、それぞれの手段が行う内容が記述されたプログラムを実行するものであり、入力型ブレイクライン抽出システム１００ａと同様、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。

図６に示す暫定ブレイクライン設定手段１０１は暫定ブレイクライン設定処理（図４に示すＳｔｅｐ２０）を実行する手段であり、部分画像抽出手段１０２は部分画像抽出処理（図４に示すＳｔｅｐ３０）を実行する手段であり、確定ブレイクライン生成手段１１０は確定ブレイクラインの生成処理（図４に示すＳｔｅｐ４３）を実行する手段であり、構成点座標算出手段１０５は構成点座標算出処理（図４に示すＳｔｅｐ５０）を実行する手段である。また、３次元点群データ記憶手段１０６は３次元点群データを記憶する手段であり、座標付与画像記憶手段１０７は座標付与画像を記憶する手段であり、構成点抽出追加手段１０８は３次元点群データ記憶手段１０６に構成点を抽出・追加する処理（図４に示すＳｔｅｐ６０）を実行する手段であり、３次元モデル作成手段１０９は３次元モデル作成処理（図４に示すＳｔｅｐ７０）を実行する手段である。この場合の３次元点群データ記憶手段１０６と座標付与画像記憶手段１０７も、入力型ブレイクライン抽出システム１００ａと同様、例えばデータベースサーバに構築することができ、それぞれ異なるデータベースサーバに構築してもよいし、１つのデータベースサーバを兼用して構築してもよい。また３次元点群データ記憶手段１０６と座標付与画像記憶手段１０７は、ローカルなネットワークに置くこともできるし、もちろんインターネット経由で保存するクラウドサーバとすることもできる。

本願発明のブレイクライン抽出プログラム、ブレイクライン抽出システムは、橋梁や擁壁といった土木構造物や集合住宅やオフィスビルといった建築構造物などの人工構造物の３次元モデルを作成するために利用することができるほか、自然地形の３次元モデルを作成するために利用することができる。本願発明によれば、自然の地形の正確な３次元モデルを作成することができ、その結果、２時期の３次元モデルを比較することによって地形変化を適切に把握でき、ひいては効果的な災害対策を実施できることを考えれば、本願発明は産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。

１００ａ 入力型ブレイクライン抽出システム
１００ｂ 自動生成型ブレイクライン抽出システム
１０１ （ブレイクライン抽出システムの）暫定ブレイクライン設定手段
１０２ （ブレイクライン抽出システムの）部分画像抽出手段
１０３ （ブレイクライン抽出システムの）表示手段
１０４ （ブレイクライン抽出システムの）確定ブレイクライン入力手段
１０５ （ブレイクライン抽出システムの）構成点座標算出手段
１０６ （ブレイクライン抽出システムの）３次元点群データ記憶手段
１０７ （ブレイクライン抽出システムの）座標付与画像記憶手段
１０８ （ブレイクライン抽出システムの）構成点抽出追加手段
１０９ （ブレイクライン抽出システムの）３次元モデル作成手段
１１０ （ブレイクライン抽出システムの）確定ブレイクライン生成手段
ＢＬｔ 暫定ブレイクライン
ＤＬ 境界線
ＰＨａ 座標付与画像
ＰＨｂ 部分画像
ＷＤ 拡張幅

Claims (7)

1. ３次元点群データからブレイクラインを抽出する機能をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
   前記３次元点群データから得られた暫定ブレイクラインの座標に基づいて、３次元座標と対応付けられた座標付与画像上で該暫定ブレイクラインを設定する暫定ブレイクライン設定処理と、
   前記暫定ブレイクラインを基準に設定される部分画像を、前記座標付与画像から抽出する部分画像抽出処理と、
   前記部分画像抽出処理で抽出された前記部分画像を、表示手段に出力する部分画像出力処理と、
   前記表示手段に出力された前記部分画像を確認しながらオペレータが該部分画像上に設定した確定ブレイクラインに基づいて、該確定ブレイクラインを構成するブレイクライン構成点の座標を求める構成点座標算出処理と、
   を前記コンピュータに実行させる機能を備えた、ことを特徴とするブレイクライン抽出プログラム。
2. 前記部分画像出力処理は、前記部分画像上に前記暫定ブレイクラインを表示させる、
   ことを特徴とする請求項１記載のブレイクライン抽出プログラム。
3. ３次元点群データからブレイクラインを抽出する機能をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
   前記３次元点群データから得られた暫定ブレイクラインの座標に基づいて、３次元座標と対応付けられた座標付与画像上で該暫定ブレイクラインを設定する暫定ブレイクライン設定処理と、
   前記暫定ブレイクラインを基準に設定される部分画像を、前記座標付与画像から抽出する部分画像抽出処理と、
   前記部分画像抽出処理で抽出された前記部分画像の各画素が有する画素値に基づいて、確定ブレイクラインを生成するとともに、該確定ブレイクラインを構成するブレイクライン構成点の座標を求める構成点座標算出処理と、
   を前記コンピュータに実行させる機能を備えた、ことを特徴とするブレイクライン抽出プログラム。
4. 前記構成点座標算出処理で求められた前記ブレイクライン構成点の座標に基づいて、該ブレイクライン構成点に対応する点を前記３次元点群データから抽出するブレイクライン構成点抽出処理を、
   前記コンピュータに実行させる機能をさらに備えた、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のブレイクライン抽出プログラム。
5. 前記構成点座標算出処理で求められた座標が付与された前記ブレイクライン構成点を、前記３次元点群データに追加するブレイクライン構成点追加処理を、
   前記コンピュータに実行させる機能をさらに備えた、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のブレイクライン抽出プログラム。
6. ３次元点群データからブレイクラインを抽出するシステムにおいて、
   前記３次元点群データから得られた暫定ブレイクラインの座標に基づいて、３次元座標と対応付けられた座標付与画像上で該暫定ブレイクラインを設定する暫定ブレイクライン設定手段と、
   前記暫定ブレイクラインを基準に設定される部分画像を、前記座標付与画像から抽出する部分画像抽出手段と、
   前記部分画像抽出処理で抽出された前記部分画像を表示する表示手段と、
   前記表示手段に出力された前記部分画像を確認しながら、オペレータが該部分画像上に確定ブレイクラインを設定する確定ブレイクライン設定手段と、
   前記確定ブレイクライン設定手段で設定された前記確定ブレイクラインを構成するブレイクライン構成点の座標を求める構成点座標算出手段と、
   を備えた、ことを特徴とするブレイクライン抽出システム。
7. ３次元点群データからブレイクラインを抽出するシステムにおいて、
   前記３次元点群データから得られた暫定ブレイクラインの座標に基づいて、３次元座標と対応付けられた座標付与画像上で該暫定ブレイクラインを設定する暫定ブレイクライン設定手段と、
   前記暫定ブレイクラインを基準に設定される部分画像を、前記座標付与画像から抽出する部分画像抽出手段と、
   前記部分画像抽出処理で抽出された前記部分画像の各画素が有する画素値に基づいて、確定ブレイクラインを生成する確定ブレイクライン生成手段と、
   前記確定ブレイクライン生成手段で生成された前記確定ブレイクラインを構成するブレイクライン構成点の座標を求める構成点座標算出手段と、
   を備えた、ことを特徴とするブレイクライン抽出システム。

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