JP3582143B2

JP3582143B2 - 地図入力システムにおける家屋認識方法

Info

Publication number: JP3582143B2
Application number: JP09301495A
Authority: JP
Inventors: 秀樹河野
Original assignee: NS Solutions Corp
Current assignee: NS Solutions Corp
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JPH08262974A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、地図を入力して得られた二値画像データをベクトルデータに変換した後、家屋図形を認識しコード化する地図入力システムにおける家屋認識方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地図を読み取り、各図形要素をベクトルデータに変換し、家屋図形については認識しコード化する地図入力システムが各種提案されている。たとえば、従来の対話型の地図入力システムでは、まず、地図をスキャナで読み取って、二値画像データを得る。次に、オペレータが位置入力装置を用いて、図形要素を一つずつピックしてベクトルデータに変換する。そして、家屋図形については一つずつピックすることにより家屋図形であることを認識しコード化する。その後、地図中に含まれるシンボルについてはシンボル認識を行い、また、図形への属性付けや図形間の関連付け等の構造化処理を行い、構造化されたデータベースが構築される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の対話型の地図入力システムでは、家屋図形を認識する際、オペレータが家屋図形を一つずつ指定することによって処理していたので、オペレータに多大な作業負担がかかると共に、処理を迅速に行うことができないという問題があった。
【０００４】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、オペレータの作業負担を軽減することができると共に、処理を迅速に行うことができる地図入力システムにおける家屋認識方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、予め処理対象である地図を読み取り、得られた二値画像データをベクトルデータに変換した後、家屋図形を認識する地図入力システムにおける家屋認識方法において、オペレータが画面上で枠を指定したときに、中央処理手段が前記枠内において閉ループ形状であって所定の大きさ以上である図形を認識対象の家屋図形として抽出する工程と、その抽出した前記認識対象の家屋図形の一辺が複数の折れ線となっているときに、前記中央処理手段がこの折れ線を一本の線に修正し、また前記家屋図形の角が面取りされているときに、前記中央処理手段がこの面取りされた部分を元の角に修正して前記家屋図形を家屋形状に整形する工程と、前記中央処理手段が整形後の認識対象の家屋図形を画面上に表示する工程と、前記中央処理手段が、前記画面上に表示された認識対象の家屋図形を、オペレータからの指示に基づいて登録する工程と、を具備することを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２記載の発明に係る地図入力システムにおける家屋認識方法は、請求項１記載の発明において、前記認識対象の家屋図形を家屋形状に整形する工程の後に、更に、前記中央処理手段が前記認識対象の家屋図形の各辺について所定の範囲内で一番近い既に登録された家屋図形を選択する工程と、前記認識対象の家屋図形の各辺について、略平行で、かつ所定の距離以下である前記選択された既に登録された家屋図形の辺があるときに、前記中央処理手段は、前記認識対象の家屋図形の辺を伸縮したり移動したりすることにより、前記既に登録された家屋図形の辺に接合する工程とを有する接続処理工程を具備し、前記表示する工程は、整形し、接合処理した後の認識対象の家屋図形を画面に表示することを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】
請求項１記載の発明は前記の構成によって、画面上で枠を指定すると、枠内において閉ループ形状であって所定の大きさ以上である図形を認識対象の家屋図形として抽出し、整形処理を行って画面上に表示することにより、オペレータは、枠で認識対象の家屋図形を一括して指定した後は、認識対象の家屋図形については画面上に表示された結果に基づいて登録するかどうかを指示するだけでよいので、オペレータの作業負担を軽減することができると共に、処理を迅速に行うことができる。また、枠で認識対象の家屋図形を一括して指定することができるので、従来の対話的な処理方法に比べて、操作性が向上する。
【０００８】
請求項２記載の発明は前記の構成によって、認識対象の家屋図形を家屋形状に整形した後、接続処理を行うことにより、認識対象の家屋図形について必要な修正を自動的に行うことができる。
【０００９】
【実施例】
以下に本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例である家屋認識方法を用いた地図入力システムの概略構成図である。
【００１０】
図１に示す地図入力システムは、画像入力装置としてのスキャナ１２と、ＣＲＴ表示装置１４と、位置入力装置（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）１６と、中央処理装置１８と、要素ファイル２２と、輪郭線ファイル２４と、領域ファイル２６と、ベクトルファイル２８と、構造化ファイル３２とを備えるものである。本実施例では、たとえば住宅地図をデータベース化する場合を考える。
【００１１】
スキャナ１２は、図面を光学的に走査し、二値画像データとして入力するものである。ＣＲＴ表示装置１４は、図面を入力した結果や後に詳述する家屋認識処理の結果等を表示するものである。位置入力装置１６は、認識対象図形を選択するためにその図形の位置座標データを入力するものであり、キーボードやマウス等が用いられる。特に、家屋認識処理を行う場合には、マウスを用いてＣＲＴ表示装置１４の画面上で枠を指定し、その枠内に含まれる図形を一括して選択することができる。
【００１２】
ここで、スキャナ１２から入力された二値画像データとしては、ファクシミリ等で使用されているランレングス形式を基本としたラスターデータを採用している。このラスターデータは、たとえば走査線上で画素値が「０」（白）から「１」（黒）に変化した始めの座標を始点、画素値が「１」から「０」に変化する最後の座標を終点とするベクトルデータである。
【００１３】
要素ファイル２２には、ラスターデータをラベリング処理した後、各図形要素毎に抽出した特徴量（要素データ）が記憶される。ここでは、要素データとして、重心、面積、外接長方形、モーメント等を用いる。輪郭線ファイル２４には、各図形要素毎にそのラスターデータのエッジを取り出した輪郭線のデータが記憶される。輪郭線は多角形近似され、多数の線分から構成されており、また、一の輪郭線は閉じた折れ線になっている。このため、輪郭線データは、各輪郭線毎にそれを構成する線分をベクトル化したデータとして持っている。尚、要素データは、輪郭線のデータとポインタによりリンクが取られている。
【００１４】
領域ファイル２６には、輪郭線を構成する各線分が図面全体のどの領域に含まれるのかを示す領域データが記憶される。領域データは木構造で管理される。かかる木構造によるデータ管理では、各分岐節点が図面上の分割途中の領域を表し、葉にそれが表す領域に含まれる輪郭線データへのポインタが記憶される。したがって、ある領域を指定すると、その指定された領域に対応する葉を探索し、そこのポインタに基づいて、その指定された領域に含まれる輪郭線の線分を決定することができる。一例として、略十字の図形について領域データの木構造を説明する。この十字の図形について、ラスターデータのエッジを取り出した輪郭線を図２（ａ）に示す。輪郭線を構成する各線分はその外接長方形毎に管理される。そして、図面全体は、図２（ｂ）に示すように、各線分の外接長方形が一つずつ含まれるような領域まで分割される。この分割過程は、図２（ｃ）に示すような領域管理ツリーとして表され、領域管理ツリーの葉が、最小の分割領域に対応する。
【００１５】
中央処理装置１８は、対話型図面入力プログラムに基づいて、所定の処理を実行するものである。たとえば、入力された二値画像データ（ラスターデータ）に基づいて前処理的にラベリング処理、特徴量抽出処理や輪郭線抽出処理等を施し、要素データ、輪郭線データ、領域データを作成したり、また、対話的に認識対象図形を芯線化し、ラスターデータのベクトル化処理を行う。ベクトルファイル２８には、ベクトル化処理後のベクトルデータが格納される。更に、このベクトル化処理の後、家屋図形を認識しコード化する家屋認識処理を行う。この家屋認識処理の際には、整形処理や接続処理等も実行させることができる。整形処理とは、家屋図形を単にベクトル化した段階では、家屋図形の一つの辺も複数の折れ線となっていることがあるため、これを一本の線に整形したり、また、家屋図形の角が面取りされることがあるため、この面取りされた部分を元の角に整形したりする処理のことである。接続処理とは、認識対象の家屋図形とすでに登録されている家屋図形とについて、本来重なるべき辺がずれている場合に、そのずれている辺を一致させる処理のことである。
【００１６】
また、中央処理装置１８は、図形に対しその意味や属性を与える属性付与、図形間の意味的関係を定義する関連付けといった構造化処理を行う。構造化ファイル３２には、構造化されたデータが格納され、ＣＡＤデータベースとして使用される。尚、これらの各処理は、ＣＲＴ表示装置１４の画面上に表示されたメニューの中から所定のコマンドを位置入力装置１６で指定することにより、実行される。
【００１７】
次に、本実施例の地図入力システムにおける処理手順について図３乃至図６を用いて説明する。図３は芯線化処理の手順を説明するための図、図４はその芯線化処理を具体的に説明するための図、図５は本実施例の地図入力システムにおける家屋認識方法を説明するための図、図６はその地図入力システムにおける家屋認識方法において接続処理を説明するための図である。
【００１８】
まず、図面をスキャナ１２により読み取り、ラスターデータを得る（ｓｔｅｐ２）。たとえば、図４（ａ）に示すような四つの家屋図形についてのラスターデータを得たとする。中央処理装置１８は、このラスターデータに基づいてラベリング処理を行った後、ラベリングした各図形要素毎に特徴量を抽出し、要素データを作成し、これを要素ファイル２２に記憶する。また、各図形要素毎にそのラスターデータのエッジを取り出して輪郭線のデータを得て、これを輪郭線ファイル２４に記憶する（ｓｔｅｐ４）。その後、輪郭線データに基づいて、輪郭線を構成する各線分についてその外接長方形に関する情報を木構造で管理する領域データを作成する（ｓｔｅｐ６）。
【００１９】
次に、認識対象図形について芯線化処理を対話的に行う。ここで、芯線化処理とは、二つの線分に内接する円の中心を繋いだ線を求める処理のことである。まず、オペレータが位置入力装置１６によりＣＲＴ表示装置１４の画面上の所定領域をピックし、認識対象となる一対の線分を指定する（ｓｔｅｐ８）。ここでは、図４（ａ）に示すように、左上の家屋図形の上側の略平行な二つの線分Ｓ_１，Ｓ_２を指定したとする。すると、図４（ｂ）に示すように、領域管理ツリー内を探索し、ピックされた画面上の所定領域に対応する葉を見つけだす（ｓｔｅｐ１２）。そして、その葉に記憶されたポインタに基づいて、線分Ｓ_１，Ｓ_２に対応する輪郭線データを輪郭線ファイル２４から抽出する（ｓｔｅｐ１４）。次に、図４（ｃ）に示すように、抽出した二つの線分Ｓ_１，Ｓ_２に芯線化処理を施し、芯線を生成する（ｓｔｅｐ１６）。このように領域を指定し、二つの線分から芯線を生成した後は、その二つの線分を追跡処理して、引き続き芯線を生成していく。すなわち、輪郭線自体は一本に繋がっているので、直接、輪郭線ファイル２４から、いま芯線化した線分Ｓ_１，Ｓ_２と所定方向、たとえば図４（ａ）において左方向に繋がっている輪郭線の線分を自動的に取り出し、芯線を生成して折れ線を生成する（ｓｔｅｐ１８）。そして、たとえば、家屋図形の交差点や曲がり角等にくると、芯線が生成されなくなり、芯線化処理が止まる。その後、オペレータが、次の認識対象となる一対の線分を図面入力装置１６により指定すると、たとえば左上の家屋図形の左側の略平行な二つの線分Ｓ_３，Ｓ_４を指定すると、同様に芯線化処理が行われる。このようにしてすべてのラスターデータについて芯線化処理を行う。こうして芯線化して得られたベクトルデータは、ベクトルファイル２８に格納される（ｓｔｅｐ２２）。
【００２０】
次に、具体的な家屋図形について家屋認識処理を行う。ここでは、家屋認識処理の際に、接続処理も行うようにコマンドを選択しているとする。まず、オペレータが位置入力装置１６によりＣＲＴ表示装置１４の画面上で枠を設定し、その枠内の領域を指定する（ｓｔｅｐ３２）。ここでは、説明を簡単にするために、図６（ａ）に示すように、右上の家屋図形Ｈ_４のみを含む領域を指定したとする。また、家屋図形Ｈ_４の近傍に存在する家屋図形Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３はすでに認識されて登録されているとする。ｓｔｅｐ３２で領域を指定すると、この指定した領域内で、閉ループ形状であって所定の大きさ以上である図形を抽出する（ｓｔｅｐ３４）。一般に家屋図形は四角形等の簡単な閉じた図形となっているため、この閉ループ形状のものは、認識対象の家屋図形であるとみなされる。また、地図上では家屋図形はある程度の大きさをもって描かれているため、予め指定した大きさ以上の図形だけを抽出することにしている。これにより、枠内に含まれる、たとえば地図記号のような小さな図形を最初から排除して、認識対象の家屋図形を効率よく抽出することができる。その後、抽出した認識対象の家屋図形について、各辺を真っ直ぐな線に修正したり、面取りされた部分を角に修正したりして、家屋形状に整形する（ｓｔｅｐ３６）。
【００２１】
次に、認識対象の家屋図形について、すでに登録されている家屋図形との接続処理を行う（ｓｔｅｐ３８）。まず、認識対象の家屋図形Ｈ_４の各辺に対して、所定の範囲内で一番近い登録家屋図形を選択する。たとえば、認識対象の家屋図形Ｈ_４の辺ａ_４については、登録家屋図形Ｈ_１が選択される。そして、認識対象の家屋図形Ｈ_４の辺ａ_４に対して、略平行で、かつ所定の距離以下である登録家屋図形Ｈ_１の辺があるかどうかを調べる。ここで、所定の距離としては、たとえば、数ピクセル、すなわち０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ程度に設定している。具体的には、この距離は、太い線であるか細い線であるかも考慮に入れて、線幅の何割であるというように指定している。実際、二つの辺が０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ程度ずれていても、人間が見る限りでは、あまり違いはないが、たとえば画面をズームしたりすると、違いが出てくる。この接続処理は、たとえば土地の面積を計算したり、実際にデータを数値として使用する必要がある場合に有効である。
【００２２】
そして、認識対象の家屋図形Ｈ_４の辺ａ_４に対して、略平行で、かつ所定の距離以下である登録家屋図形Ｈ_１の辺があれば、これを接合辺として決定する。この場合は、登録家屋図形Ｈ_１の辺ａ_１が接合辺として決定される。そして、図６（ｂ）に示すように、認識対象の家屋図形Ｈ_４の辺ａ_４の両端の点ｐ_４，ｑ_４が登録家屋図形Ｈ_１の辺ａ_１の両端の点ｐ_１，ｑ_１に一致するようにして、認識対象の家屋図形Ｈ_４の辺ａ_４を伸縮したり、移動することにより、認識対象の家屋図形Ｈ_４の辺ａ_４を接合辺に接合する。その後、認識対象の家屋図形Ｈ_４の他の辺ｂ_４，ｃ_４，ｄ_４についても順次、同様の処理を行い、認識対象の家屋図形Ｈ_４の辺ｂ_４は登録家屋図形Ｈ_３の辺ｂ_３に接合される。一方、認識対象の家屋図形Ｈ_４の辺ｃ_４，ｄ_４については、どの登録家屋図形の辺とも接合されないが、認識対象の家屋図形Ｈ_４の辺ａ_４，ｂ_４が接合された結果、自動的に伸縮、移動される。こうして、認識対象図形Ｈ_４は、図６（ｃ）に示すように、登録家屋図形Ｈ_１，Ｈ_３と境界が一致するようになる。
【００２３】
このように一つの認識対象の家屋図形について接続処理を行った後、その処理結果をＣＲＴ表示装置１４の画面上に表示する。家屋認識処理を閉ループ形状の図形に対して行っているので、たとえば円形の図形等、実際には家屋図形でないものについてまで処理している可能性がある。このため、オペレータは、処理されたものが実際家屋を表すものであるかどうかについて正誤判定を行い（ｓｔｅｐ４２）、それが家屋であるならば、画面上に表示された「登録」のボタンを押す。これにより、認識対象の家屋図形はベクトルファイル２８にコード化して登録される。一方、処理されたものが家屋でなかったり、登録する必要がなければ、オペレータは、画面上に表示された「取消」のボタンを押して、登録を行わない。そして、枠で指定した領域内に、他の認識対象の家屋図形が含まれていれば、それらについても、同様に整形処理（ｓｔｅｐ３６）及び接続処理（ｓｔｅｐ３８）が行われ、その結果がＣＲＴ表示装置１４の画面上に表示されるので、オペレータは、その処理結果について正誤判定を行う。
【００２４】
その後、地図中に含まれるシンボルについてはシンボル認識を行い、また、構造化処理を対話的に行って、得られた構造化データは構造化ファイル３２に格納される。尚、シンボル認識処理においては、要素データと輪郭線データが必要となるが、輪郭線データは要素データとリンクが取られているため、輪郭線データを要素データから取り出すという処理になっている。
【００２５】
本実施例の地図入力システムにおける家屋認識方法では、画面上で枠を指定すると、枠内において閉ループ形状であって所定の大きさ以上である図形を認識対象の家屋図形として抽出し、整形処理や接続処理を行って画面上に表示することにより、オペレータは、枠で認識対象の家屋図形を一括して指定した後は、認識対象の家屋図形については画面上に表示された結果に基づいて登録するかどうかを指示するだけでよいので、オペレータの作業負担を軽減することができると共に、処理を迅速に行うことができる。また、枠で認識対象の家屋図形を一括して指定することができるので、従来の対話的な処理方法に比べて、操作性が向上する。更に、認識対象の家屋図形を家屋形状に整形した後、接続処理をも行うことにより、認識対象の家屋図形について必要な修正を自動的に行うことができる。
【００２６】
尚、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。たとえば、上記の実施例において、家屋認識処理の際に、接続処理についてのコマンドを選択していない場合には、認識対象の家屋図形を家屋形状に整形した後、その処理結果を画面に表示し、オペレータが正誤判定することになる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、画面上で枠を指定すると、枠内において閉ループ形状であって所定の大きさ以上である図形を認識対象の家屋図形として抽出し、整形処理を行って画面上に表示することにより、オペレータは、枠で認識対象の家屋図形を一括して指定した後は、認識対象の家屋図形については画面上に表示された結果に基づいて登録するかどうかを指示するだけでよいので、オペレータの作業負担を軽減することができると共に、処理を迅速に行うことができる地図入力システムにおける家屋認識方法を提供することができる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、認識対象の家屋図形を家屋形状に整形した後、接続処理を行うことにより、認識対象の家屋図形について必要な修正を自動的に行うことができる地図入力システムにおける家屋認識方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である家屋認識方法を用いた地図入力システムの概略構成図である。
【図２】領域データの構造を説明するための図である。
【図３】芯線化処理の手順を説明するための図である。
【図４】その芯線化処理を具体的に説明するための図である。
【図５】本発明の一実施例である地図入力システムにおける家屋認識方法を説明するための図である。
【図６】その地図入力システムにおける家屋認識方法において接続処理を説明するための図である。
【符号の説明】
１２スキャナ
１４ＣＲＴ表示装置
１６位置入力装置
１８中央処理装置
２２要素ファイル
２４輪郭線ファイル
２６領域ファイル
２８ベクトルファイル
３２構造化ファイル

Claims

予め処理対象である地図を読み取り、得られた二値画像データをベクトルデータに変換した後、家屋図形を認識する地図入力システムにおける家屋認識方法において、
オペレータが画面上で枠を指定したときに、中央処理手段が前記枠内において閉ループ形状であって所定の大きさ以上である図形を認識対象の家屋図形として抽出する工程と、その抽出した前記認識対象の家屋図形の一辺が複数の折れ線となっているときに、前記中央処理手段がこの折れ線を一本の線に修正し、また前記家屋図形の角が面取りされているときに、前記中央処理手段がこの面取りされた部分を元の角に修正して前記家屋図形を家屋形状に整形する工程と、前記中央処理手段が整形後の認識対象の家屋図形を画面上に表示する工程と、前記中央処理手段が、前記画面上に表示された認識対象の家屋図形を、オペレータからの指示に基づいて登録する工程と、を具備することを特徴とする地図入力システムにおける家屋認識方法。
前記認識対象の家屋図形を家屋形状に整形する工程の後に、更に、
前記中央処理手段が前記認識対象の家屋図形の各辺について所定の範囲内で一番近い既に登録された家屋図形を選択する工程と、前記認識対象の家屋図形の各辺について、略平行で、かつ所定の距離以下である前記選択された既に登録された家屋図形の辺があるときに、前記中央処理手段は、前記認識対象の家屋図形の辺を伸縮したり移動したりすることにより、前記既に登録された家屋図形の辺に接合する工程とを有する接続処理工程を具備し、
前記表示する工程は、整形し、接合処理した後の認識対象の家屋図形を画面に表示することを特徴とする請求項１記載の地図入力システムにおける家屋認識方法。