JP3703750B2 - 光波データ管理システム及び光波データ検索システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波データ管理システム及び光波データ検索システムに係り、さらに詳しくは、多数の光波データのそれぞれにスクリプトデータを関連付けて記憶保持するコンピュータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ検索を行うことができる従来のデータベースシステムには、リレーショナル型とパターンマッチング型とがある。前者は、対象データがテキスト主体であるのに対し、後者は画像データなどを対象としている。
【０００３】
図８は、リレーショナルデータベースの概略を説明するための概念図であり、「ファイル編成ＳＱＬまで図解でわかるデータベースの全て」（日本実業出版社）に掲載されたものである。図中の５１はオペレータ、５２は端末装置、５３はＲＤＢＭＳ（Relational Data Base Managment System）、５４はリレーショナルデータベースである。リレーショナルデータベース５４は、複数のリレーションからなり、リレーションは相互にリレーションシップと呼ばれる関連付けが行われている。ここで、リレーションとはテキストデータや数値データを２次元に配列させたデータ群つまり表のことである。この表の列は属性（attribute）、行は組（tuple）と呼ばれ、組は属性ごとのデータにより構成される。つまり、ひとつの事象が行に割り当てられ、その事象の属性が各列で定義されている。
【０００４】
このシステムのデータベース５４は、各事象ごとに各属性データを入力することにより作成される。このデータ入力は、オペレータ５１が端末装置５２を操作して行われる。データ検索時には、オペレータが端末装置５２に検索条件を入力すると、ＲＤＢＭＳ５３が入力された検索条件に適合する事象を検索してそのデータを出力する。
【０００５】
図９は、パターンマッチング型のデータ検索システムの一例を示した概念図であり、特開昭６１−２３１６３０号に開示されたものである。６１は画像入力装置、６２、６３及び６４は特徴データ、６５は形状比較部、６６は情報ファイル、６７は検索情報読出部、６８はデータ表示部である。
【０００６】
画像入力装置６１に入力された未知の画像データ（アナログデータ）はデジタルデータに変換される。このデジタルデータに基づき、入力された画像の特徴量を抽出する。被写体が航空機の場合であれば、航空機の平面図、正面図、側面図などの形状情報６２、航空機の色、サイズなどの定格情報６３、航空機の高度や速度などの性能情報６４が抽出される。
【０００７】
情報ファイル６６には、複数の形状情報が予め記憶されている。形状比較部６５は、この情報ファイル６６から読み出された形状情報と、入力画像から抽出された形状情報とを比較し、これらの情報が類似している場合には、検索情報読出部６７がその形状情報を情報ファイル６６から抽出して、データ表示部６８に表示するというものである。
【０００８】
一般に画像データベースとよばれるデータベースは、図９のような仕組みを利用している。すなわち、画像データを予め蓄積した情報ファイル６６を有し、画像入力装置６１から入力された画像データを情報ファイル６６から読み出した画像データとマッチングさせることにより検索を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
リレーショナル型のデータベースにより画像データ等を管理しようとした場合、データの特徴をオペレータがテキストデータとして表現し、これを入力する必要がある。このため、データ量が多い場合にはこの入力作業を行うことが困難であり、従来のリレーショナル・データベースは、膨大なデータを管理するには適していない。
【００１０】
一方、パターンマッチング型のデータベースにより画像データを管理する場合、データ量が多くてもデータベースを作成することが可能である。しかしながら、検索時には画像データの特徴比較を行う必要があるため、このパターンマッチングに多くの処理時間を必要とし、検索に要する時間が長くなるという問題があった。データ量が多くなれば検索時間はより長くなり、検索を行っても直ちには結果が得られないという問題があった。
【００１１】
特に、防衛分野において取り扱われる光波データには、テキストデータや画像データだけでなく分光特性データも含まれている場合が多い。例えば、次の様なデータが光波データとして計測される。
（１）波長０．４〜０．７μｍ（可視）帯域の積分画像
（２）波長０．７〜２μｍ（近赤外）帯域の積分画像
（３）波長３〜５μｍ（中赤外）帯域の積分画像
（４）波長８〜１２μｍ（遠赤外）帯域の積分画像
（５）（１）〜（４）の各波長帯域における分光特性データ
（６）（１）〜（４）の各波長帯域における分光画像データ
【００１２】
ここで、分光特性データとは、計測された信号強度の波長に対する特性であり、分光画像データとは、所定の波長帯域における計測信号（強度）の分布データであり、２次元的な広がりを持つ画像データである。また、積分画像とは、複数の分光画像データを積分して得られるより広い波長帯域に関するデータであり、２次元的な広がりを持つ画像データである。
【００１３】
また、これらの光波データは、航空機などの動く被写体（計測対象）を時系列的に次々に計測することによって、多数の光波データからなる一連のデータとして収集される。つまり、ビデオカメラで動画を記録する場合であれば一度の撮影により撮影時刻の異なった多数の静止画像が得られるのと同様、一連の計測によって多数の光波データからなる動画が計測される。このような一連のデータはデータ量が膨大であるため、従来は、そこに含まれる光波データの一つ一つをデータベースに登録することができず、一連の光波データとしてのみ管理されていた。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、一連の計測によって得られた多数の光波データをデータベース化するデータ管理システムを提供することを目的とする。また、光波データごとにオペレータ入力を要することなくデータベース化できるデータ管理システムを提供することを目的とする。また、迅速に検索可能な形態でデータベース化できるデータ管理システムを提供することを目的とする。
【００１５】
また、多数の光波データとこれらに共通の計測属性データに基づいてキーワード検索可能なスクリプトデータを自動生成してデータベース化するデータ管理システムを提供することを目的とする。また、多数の光波データを短時間で検索することができる光波データ検索システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による光波データ管理システムおよび光波データ検索システムは、光波データに関連づけられたスクリプトデータからなる計測スクリプトデータベースを備えて構成される。このスクリプトデータは、キーワード検索可能なデータであり、時系列に行われた一連の計測によって得られる多数の各光波データと、一連の計測に共通する計測属性データに基づいて、各光波データごとに自動的に生成される。
【００１７】
請求項１に記載の本発明による光波データ管理システムは、同一の計測対象を時系列で計測して得られた２以上の各光波データを記憶保持する計測結果データベースと、一連の計測に共通する属性データとしての計測属性データを各光波データに関連付けて記憶保持する計測属性データベースと、各光波データ及びこれに対応する計測属性データに基づいて、キーワード検索可能なスクリプトデータを光波データごとに生成するスクリプトデータ生成手段と、生成されたスクリプトデータを対応する光波データに関連付けて記憶保持する計測スクリプトデータベースとを備え、上記スクリプトデータ生成手段が、予め定められた計測対象ごとの形状データを記憶保持する形状データベースと、計測結果データベースの光波データを形状データベースの各形状データに照合して計測対象を判別し、判別された計測対象をスクリプトデータとして生成する形状比較手段とを備えて構成される。
【００１８】
この様な構成により、計測結果データベースの各光波データと、これらに関連付けられた計測属性データベースの計測属性データを用いて、スクリプトデータを自動生成し、キーワード検索可能な光波データのデータベースを作成することができる。この場合、各光波データごとの検索用データをオペレータが入力する必要がないため、オペレータの負荷を軽減することができる。また、手作業ではデータ入力できない膨大な数の光波データをキーワード検索可能な形態でデータベース化することができる。なお、ここでいうキーワードとは、例えば画像データの様に容易に比較できないデータ以外のものを意味し、文字データのみならず数値データであってもよい。
【００１９】
請求項２に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記計測結果データベースが、各光波データを一連の計測に対応する計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶保持し、上記計測属性データベースは、各計測属性データを計測ＩＤに関連付けて記憶保持し、上記計測スクリプトデータベースは、各スクリプトデータを計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶保持するように構成される。
【００２０】
計測ＩＤ及び計測時刻により、計測結果データベース、計測属性データベース、計測スクリプトデータベースの各データを関連づけることにより、一連の計測を複数回行って同じデータベースに統合する場合に、各データを効率的に管理することができる。なお、計測時刻は、時刻情報そのものでなくてもよく、時刻情報に対応したデータであればよい。
【００２１】
請求項３に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記光波データが、２以上の波長それぞれについて計測された分光画像データにより構成される。
【００２２】
請求項４に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記光波データが、波長に対する信号強度分布として計測された分光特性データにより構成される。
【００２３】
請求項５に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記形状データベースが、３次元の形状モデルを記憶保持し、上記形状比較手段が、計測結果データベースの光波データを形状データベースの３次元の形状モデルに照合して計測対象の向きを判別し、判別された計測対象の向きをスクリプトデータとして生成するように構成される。
【００２４】
請求項６に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記形状比較手段が、光波データ中の計測対象が計測視野に占める大きさに基づいて計測対象までの距離を求め、求められた距離をスクリプトデータとして生成するように構成される。
【００２５】
請求項７に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記スクリプトデータ生成手段が、予め定められた背景ごとのテクスチャデータを記憶保持する背景テクスチャ・データベースと、計測結果データベースの光波データを背景テクスチャ・データベースのテクスチャデータに照合して背景を判別し、判別された背景をスクリプトデータとして生成する背景判別手段とを備えて構成される。
【００２６】
請求項８に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記背景テクスチャ・データベースが、テクスチャデータを波長帯域に対応させて記憶保持し、上記背景判別手段が、計測結果データベース内の波長の一致する分光画像データをテクスチャデータに照合して背景を判別するように構成される。
【００２７】
請求項９に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記スクリプトデータ生成手段が、予め定められた計測対象の組成ごとの分光特性データを記憶保持する分光特性データベースと、計測結果データベースの光波データを分光特性データベースの分光特性データに照合して計測対象の組成を判別し、判別された組成をスクリプトデータとして生成する組成判別手段とを備えて構成される。
【００２８】
請求項１０に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記組成判別手段が、大気減衰特性に基づいて計測結果データベースの分光特性データを補正する大気減衰補正手段を備え、補正された分光特性データに基づいて計測対象の組成を判別するように構成される。
【００２９】
請求項１１に記載の本発明による光波データ検索システムは、同一の計測対象を時系列で計測して得られた２以上の各光波データを記憶保持する計測結果データベースと、一連の計測に共通する属性データとしての計測属性データを各光波データに関連付けて記憶保持する計測属性データベースと、各光波データ及びこれに対応する計測属性データに基づいて自動生成された光波データごとのスクリプトデータを光波データに関連付けて記憶保持する計測スクリプトデータベースと、入力された検索キーワードをスクリプトデータと照合する検索手段と、キーワードに合致するスクリプトデータに関連付けられた光波データを出力する光波データ出力手段とを備え、上記スクリプトデータが、計測結果データベースの光波データを予め定められた計測対象ごとの形状データに照合して計測対象を判別し、判別された計測対象をスクリプトデータとして生成されるように構成される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態１による光波データ管理システムの一構成例を示したブロック図である。この光波データ管理システムは、可視域から遠赤外までの光波データを蓄積管理させるデータベースシステムであり、計測された多数の光波データを記憶保持して、キーワード検索により所望の光波データを表示させるためのものである。図中の１は計測装置、２は計測結果データベース、３は入力端末、４は計測属性データベース、５はスクリプトデータ生成部、６は計測スクリプトデータベース、７は検索処理部、８は検索端末、９は表示装置である。
【００３３】
計測装置１は、光波データを計測するための装置であり、波長ごとに所定の計測視野をもつ２次元の画像データを計測することができる。計測装置１は、一連の計測中でなければ、異なる計測機器に交換することもできる。この計測装置１により所定の計測対象が計測され、これらの計測結果に基づいて分光特性データ、分光画像データ、積分画像データからなる光波データが生成される。計測結果データベース２は、計測装置１において生成された光波データを蓄積するデータベースである。
【００３４】
図２は、計測結果データベースに記憶保持される光波データの一例を示した説明図である。図中の（ａ）は積分画像データ、（ｂ）は分光画像データ、（ｃ）は分光特性データを示している。分光画像データは、波長ごとに計測された画像データであり、計測装置１の計測視野に相当する２次元の広がりをもったデータである。この図では、３つの波長領域において多数の分光画像データが計測されている。分光特性データは、波長に対する信号強度を所定の波長帯域について求めたデータである。波長ごとの信号強度は、分光画像データを視野の全体又は所定領域について積分することによって求められる。積分画像データは、２以上の分光画像データを重ね合わせた画像データであり、複数の分光画像データを所定の波長帯域について積分することによって求められる。
【００３５】
これらの光波データは、同時またはほぼ同時に計測されたデータからなるデータセットとして計測結果データベース２に記憶保持されている。つまり、１または２以上の波長帯域における分光特性データ、分光画像データ及び積分画像によって、あるいはこれの一部によって１つのデータセットを構成している。
【００３６】
通常、航空機などの動体についてこの様な光波データを計測する場合、計測装置１を用いて連続して計測が行われる。つまり、わずかに時刻を異ならせて光波データ（データセット）の計測が繰り返され、同一計測対象に関する計測時刻の異なる多数の光波データからなる一連の計測データが得られる。この一連の計測ごとに計測ＩＤが割り当てられ、計測ＩＤ及び計測時刻を特定することにより光波データのデータセットを特定することができる。このため、計測結果データベース２は、各光波データをデータセットごとに計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶保持している。
【００３７】
入力端末３は、一連の計測に関する属性データを入力するための入力手段を備えた端末装置である。オペレータは、光波データの計測に使用する計測機器、計測機器の設定値などの計測条件、被写体である計測対象などの計測属性データをテキストデータとして一連の計測ごとに入力端末３から入力する。計測属性データベース４は、入力端末３で入力された計測属性データを計測ＩＤに関連付けて記憶するリレーショナルデータベースである。したがって、計測結果データベース２および計測属性データベース４のデータは、計測ＩＤを介して一連の計測ごとに関連付けられている。
【００３８】
スクリプトデータ生成部５は、計測結果データベース２および計測属性データベース４に基づいて光波データごとにスクリプトデータを自動生成するデータ処理部である。このスクリプトデータは、検索時にキーワードと比較される文字データまたは数値データからなるインデックスであり、光波データのデータセットと、このデータセットに関連付けられた計測属性とに基づいて、データセットごとに求められる。計測スクリプトデータベース６は、スクリプトデータ生成部５で求められたスクリプトデータを計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶するリレーショナルデータベースである。したがって、計測結果データベース２および計測スクリプトデータベース６のデータは、計測ＩＤ及び計測時刻を介してデータセットごとに関連付けられている。
【００３９】
図３は、計測スクリプトデータベース６に記憶保持されるスクリプトデータの一例を示した説明図である。この図では、リレーション（表）が計測ＩＤに対応し、その行（tuple）が計測時刻に対応し、その列（attribute）は、計測時刻、計測対象、アスペクト角、背景、組成などの検索項目で構成される。すなわち、一連の計測ごとにリレーションが作成され、データセットごとに行が作成され、各行ごとに検索項目のデータが記憶されている。
【００４０】
検索端末８は、検索要求を入力するための入力手段を備えた端末装置であり、入力端末３と同一であってもよい。オペレータは、光波データを検索するための検索要求を検索端末８から入力する。検索処理部７は、検索端末８で入力された検索要求に含まれる検索条件を計測スクリプトデータベース６に照合し、適合するスクリプトデータが計測ＩＤ及び計測時刻を介して関連付けられているデータセットを計測結果データベース２から読み出して、表示装置９でこの光波データを表示する。
【００４１】
この光波データ管理システムでは、スクリプトデータによる照合を行っているため、検索に要する時間はリレーショナルデータベースを用いた場合と同様であり、パターンマッチングの場合に比べて短時間で検索が終わる。一方、このスクリプトデータは自動生成されるため、オペレータの負担を軽減することができ、オペレータに熟練を要しない。さらに、データ量が多く、オペレータの手動操作では検索項目を入力できない場合であっても、計測スクリプトデータベース６を生成することができる。
【００４２】
このシステムの構成および動作について、以下にさらに詳しく説明する。
図４は、図１のスクリプトデータ生成部５の詳細構成例を示したブロック図である。図中の１は、図中の１０は形状比較部、１１はＣＡＤモデル・データベース、１２は背景判別部、１３は背景テクスチャ・データベース、１４は組成判別部、１５は分光特性データベース、１６は計測機器特性データベースである。
【００４３】
ＣＡＤモデル・データベース１１には、データベース化される対象物の外形形状が３次元の形状モデルとして予め登録されている。防衛分野であれば、例えば、航空機、車両、船舶などの計測対象となり得る各種プラットフォーム（例えばＦ−２、Ｆ−１５、９０ＴＫなどの各機種）のＣＡＤモデルが予め登録される。形状比較部１０は、計測結果データベース２の積分画像データまたは分光画像データと、ＣＡＤモデル・データベース１１に登録されているプラットフォームの形状データとに基づいて、計測対象のプラットフォームを判別し、その計測対象の向きを判別し、あるいは、計測対象までの距離を求める。求められた計測対象のプラットフォーム、計測対象の向き、計測対象までの距離は、スクリプトデータとして計測ＩＤおよび計測時刻と関連付けられて計測スクリプトデータベース６に記憶される。
【００４４】
プラットフォームの判別は、計測結果データベース２の光波データから得られる計測対象の形状を、データベース１１に記録されている全てのＣＡＤモデルと比較して、最も適合度の高いプラットフォームであると判別する。このとき、計測対象の向きが未知であれば、ＣＡＤモデルを回転させて様々な角度から見た場合の各形状について比較を行う必要がある。これによって、計測対象の向きも同時に求めることができる。計測対象の向きは、通常、計測方向と計測対象機軸とのなす角度（アスペクト角）として求められる。
【００４５】
計測対象が既知の場合には、比較の対象となるＣＡＤモデルは、当該既知のプラットフォームだけでよく、１つのＣＡＤモデルを回転させて比較すればアスペクト角を求めることができる。例えば、オペレータにより計測属性として計測対象機種が入力されている場合には、計測属性データベース４に基づいて１つのＣＡＤモデルが選択され形状比較が行われる。
【００４６】
計測対象までの距離は、計測対象の大きさに基づいて求めることができる。すなわち、視野に占める計測対象の大きさにより計測対象までの距離を求めることができる。この場合、計測属性データベース４の計測条件および計測機器情報データベース１６の計測機器ごとの特性データが用いられる。
【００４７】
背景テクスチャ・データベース１３には、コンクリート面、砂地などの様々な背景のテクスチャデータが登録されている。背景判別部１２は、計測結果データベース２の積分画像データまたは分光画像データを、データベース１３のテクスチャデータと照合することにより、背景を判別する。例えば、テクスチャとしてのマッチングをとり、画像パターンとしての荒さや滑らかさを比較することにより、海面か、砂地かなどを判別することができる。求められた背景は、スクリプトデータとして計測ＩＤおよび計測時刻と関連付けられて計測スクリプトデータベース６に記憶される。
【００４８】
一般的に、背景テクスチャは波長ごとに異なるため、背景テクスチャ・データベース１３は、テクスチャデータを分光画像データとして保持している。このため、背景判別部１２は、背景テクスチャ・データベース１３に登録されたテクスチャデータの波長と同じ波長の分光画像データを計測結果データベース２から抽出して照合する。
【００４９】
物質はそれぞれ固有の分光特性を有している。分光特性データベース１５には、土壌分光反射率、ＣＯ2分光反射率などの物質固有の分光特性データが予め登録されている。組成判別部１４は、計測結果データベース２に分光特性データが含まれている場合に、その分光特性データを、データベース１５の分光特性データと照合することにより、計測対象物や背景の組成を判別する。求められた組成は、スクリプトデータとして計測ＩＤおよび計測時刻と関連付けられて計測スクリプトデータベース６に記憶される。あるいは、求められた背景の組成と、背景判別部１２の判別結果とに基づいて背景が判別され計測スクリプトデータベース６に記憶される。
【００５０】
計測結果データベース２に記憶保持されている波長帯域は計測装置１として用いる計測機器の特性によって異なる。このため、組成判別部１４による分光特性データの比較は、計測装置１の特性を考慮して行う必要がある。計測装置１として用いられた計測機器は、計測属性としてオペレータが入力しているため、計測属性データベース４から計測機器のデータを読み出し、この計測機器の特性データを計測機器特性データベース１６から読み出す。こうして計測結果の波長帯域が得られ、この波長帯域について分光特性データのマッチングを行えば組成を判別することができる。
【００５１】
ここで、組成判別部１４における分光特性のマッチングは、大気汚染による分光特性への影響を考慮して行われることが望ましい。すなわち、計測結果データベース２から読み出された分光特性データに対して大気汚染の影響を補正する演算を行ってから分光特性データベース１５のデータとのマッチングが行われる。
【００５２】
大気汚染の影響は距離の関数であるため、その補正時には形状比較部１０において求められた計測対象までの距離が用いられる。あるいは、計測結果データベースに測距データが保持されている場合には、その測距データを用いてもよい。一般的に、分光特性を測定できる測定機器は、測距装置を有している場合が多く、光波データに測距データが重畳されている場合が多い。この様な場合には、計測結果データベース２にそっきょデータが記憶保持され、この測距データを用いて大気汚染による補正を行うことができる。
【００５３】
形状比較部１０、背景判別部１２、組成判別部１４は、全てを使用してもよいし、一部を使用してもよい。例えば、分光特性データが計測されていない場合には、組成判別部１４は、分光特性データのマッチングを行うことはできない。この様なブロック１０、１２、１４の取捨選択は、計測機器特性データベース１６に基づいて行われる。つまり、計測属性データベース４から計測に使用された計測機器を読み出し、計測機器特性データベース１６からその計測機器の特性データを読み出せば、ブロック１０、１２、１４のいずれを使用するのかを取捨選択することができる。
【００５４】
図５は、図１の検索処理部７の詳細構成例を示したブロック図である。図中の２１は検索条件アナライザ、２２は用語データベース、２３はデータベース検索部、２４はデータ読出部である。オペレータは検索端末８で検索要求を文章で入力することができる。入力された検索用文章は、検索条件アナライザ２１により検索条件（キーワード）に変換される。
【００５５】
用語データベース２２には、検索条件アナライザ２１が使用する光波計測関連用語が予め登録されており、この用語データベース２２を用いて検索用文章から検索条件が抽出される。つまり、用語データベースに２２に登録された用語と一致する用語を検索条件として抽出し、また必要に応じて同義語に変換する。例えば、オペレータが「波長３〜５μｍ帯域で４５度上方から航空機を計測した画像」のように指定すると、検索条件アナライザ２１が、検索に必要な用語「波長３〜５μｍ」、「４５度上方」、「航空機」、「画像」といった言葉を抽出する。
【００５６】
データベース検索部２３は、計測スクリプトデータベース６を用いて、抽出された検索条件に合致するデータセットを検索する。この検索動作は、従来のリレーショナルデータベースにおける検索と同様であり、計測スクリプトデータベース６が作成されていれば、短時間で検索結果を得ることができる。１または２以上の検索結果が得られると、これらが関連付けられた計測ＩＤおよび計測時刻が計測スクリプトデータベース６から読み出される。データ読出部２４は、検索結果である計測ＩＤおよび計測時刻に基づいて、計測結果データベースから光波データを読み出し、読み出された光波データが表示装置９に表示される。
【００５７】
この光波データ管理システムでは、オペレータが文章を入力すれば、自動的に検索条件に変換し、検索を実行することができる。このため、オペレータがデータベースの操作に熟練していなくても検索を行うことができる。
【００５８】
図６のステップＳ１００〜Ｓ１０４は、図１のデータ管理システムの概略動作の一例を示したフローチャートである。このシステムは、光波データの計測および計測属性のオペレータ入力を行うデータ計測・入力段Ｐ１（Ｓ１００，Ｓ１０１）と、計測スクリプトデータベース６を自動作成するデータ処理段Ｐ２（Ｓ１０２）と、データベース検索を行うデータベース運用段Ｐ３（Ｓ１０３，Ｓ１０４）からなる。
【００５９】
この図では、データ処理段Ｐ２が、データ計測・入力段Ｐ１の後であって、データベース運用段Ｐ３よりも前に行われている。つまり、スクリプトデータ生成部５によるスクリプトデータの自動生成が、光波データ計測後のバッチ処理として検索前に予め実行される。このため、データベース検索時には、すでに計測スクリプトデータベース６が作成されており、短時間で検索を実行することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、検索処理部７内に検索条件アナライザ２１および用語データベース２２を備え、オペレータが検索条件を文章として入力する場合の例について説明したが、オペレータが所定のフォーマットに従って検索条件を入力するように構成することもできる。
【００６１】
また、本実施の形態では、計測属性データベース４、計測スクリプトデータベース６、計測機器特性データベース１６として、リレーショナルデータベースを用いる場合の例について説明したが、これらに階層型データベース、ネットワーク型データベースなどを用いることこともできる。
【００６２】
また、本実施の形態では、スクリプトデータ生成部５内にＣＡＤモデル・データベース１１を有し、形状比較部１０が、光波データを各種プラットフォームのＣＡＤモデルと比較する場合の例について説明したが、ＣＡＤモデルに代えて写真などの画像データを使用して、形状比較部１０が、類似画像の検索を行うようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態では、分光特性データから組成判別を行う際、計測された光波データについて大気減衰特性を計算しているが、予めこれを考慮したデータを分光特性データベース１５に記憶させておき、計測された分光特性データを補正することなく照合するように構成してもよい。例えば、測定対象までの距離に応じた分光特性データを分光特性データベース１５に記憶させておき、組成判別部１４が、測定対象までの距離に応じて適切なデータを選択して比較するようにすればよい。
【００６４】
実施の形態２．
実施の形態１では、データ処理段Ｐ２、つまり計測スクリプトデータベース６の作成を、データベース運用段Ｐ３（データベース検索時）よりも前にバッチ処理として行う場合について説明したが、本実施の形態では、これをデータベース運用段Ｐ３において行う場合について説明する。
【００６５】
図７のステップＳ１００〜Ｓ１０４、Ｓ２００は、図１のデータ管理システムの概略動作の他の例を示したフローチャートである。このシステムは、光波データの計測および計測属性のオペレータ入力を行うデータ計測・入力段Ｐ１（Ｓ１００，Ｓ１０１）と、データベース検索を行うデータベース運用段Ｐ３’（Ｓ１０２〜Ｓ１０４，Ｓ２００）からなる。
【００６６】
この図では、データ計測・入力段Ｐ１の実行後に計測スクリプトデータベース６の作成は行われない。オペレータにより検索要求があった場合（Ｓ１０３）、かつ、１回目の検索要求である場合（Ｓ２００）にのみ、スクリプトデータの自動生成を実行し、データベース６を作成する（Ｓ２００）。その後は、既にデータベース６が作成されているのでステップＳ１０２は実行されない。
【００６７】
本実施の形態では、１回目の検索実行に時間がかかるが、２回目以降は、実施の形態１と同様、短時間で検索を行うことができる。なお、計測スクリプトデータベース６を作成することなく、検索のたびにスクリプトデータを作成するように構成することもできる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明による光波データ管理システムは、一連の計測で得られる２以上の光波データからなる計測結果データベースと、一連の計測についての計測属性データを記憶保持する計測属性データベースと、これらのデータベースに基づいてキーワード検索可能なスクリプトデータを光波データごとに生成するスクリプトデータ生成手段と、生成されたスクリプトデータを対応する光波データに関連付けて記憶保持する計測スクリプトデータベースを備えている。
【００６９】
このような構成により、同一の計測対象についての一連の計測により多数の光波データが計測された場合でも、各光波データについてスクリプトデータを自動生成してデータベース化することができる。したがって、各光波データごとにオペレータが詳細データを入力する必要がなくなる。また、オペレータの手作業では入力できない多数のデータをデータベースに登録することが可能となる。さらに、多数の光波データをパターンマッチング型のデータベースに登録した場合に比べて、検索に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による光波データ管理システムの一構成例を示したブロック図である。
【図２】 計測結果データベースに記憶保持される光波データの一例を示した説明図である。図中の（ａ）は積分画像データ、（ｂ）は分光画像データ、（ｃ）は分光特性データを示している。
【図３】 計測スクリプトデータベース６に記憶保持されるスクリプトデータの一例を示した説明図である。
【図４】 図１のスクリプトデータ生成部５の詳細構成例を示したブロック図である。
【図５】 図１の検索処理部７の詳細構成例を示したブロック図である。
【図６】 図１のデータ管理システムの概略動作の一例を示したフローチャートである。
【図７】 図１のデータ管理システムの概略動作の他の例を示したフローチャートである（実施の形態２）。
【図８】 従来のリレーショナルデータベースの概略を説明するための概念図である。
【図９】 従来のパターンマッチング型のデータ検索システムの一例を示した概念図である。
【符号の説明】
１ 計測装置、２ 計測結果データベース、３ 入力端末、
４ 計測属性データベース、５ スクリプトデータ生成部、
６ 計測スクリプトデータベース、７ 検索処理部、８ 検索端末、
９ 表示装置、１０ 形状比較部、１１ ＣＡＤモデル・データベース、
１２ 背景判別部、１３ 背景テクスチャ・データベース、
１４ 組成判別部、１５ 分光特性データベース、
１６ 計測機器特性データベース、２１ 検索条件アナライザ、
２２ 用語データベース、２３ データベース検索部、２４ データ読出部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波データ管理システム及び光波データ検索システムに係り、さらに詳しくは、多数の光波データのそれぞれにスクリプトデータを関連付けて記憶保持するコンピュータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ検索を行うことができる従来のデータベースシステムには、リレーショナル型とパターンマッチング型とがある。前者は、対象データがテキスト主体であるのに対し、後者は画像データなどを対象としている。
【０００３】
図８は、リレーショナルデータベースの概略を説明するための概念図であり、「ファイル編成ＳＱＬまで図解でわかるデータベースの全て」（日本実業出版社）に掲載されたものである。図中の５１はオペレータ、５２は端末装置、５３はＲＤＢＭＳ（Relational Data Base Managment System）、５４はリレーショナルデータベースである。リレーショナルデータベース５４は、複数のリレーションからなり、リレーションは相互にリレーションシップと呼ばれる関連付けが行われている。ここで、リレーションとはテキストデータや数値データを２次元に配列させたデータ群つまり表のことである。この表の列は属性（attribute）、行は組（tuple）と呼ばれ、組は属性ごとのデータにより構成される。つまり、ひとつの事象が行に割り当てられ、その事象の属性が各列で定義されている。
【０００４】
このシステムのデータベース５４は、各事象ごとに各属性データを入力することにより作成される。このデータ入力は、オペレータ５１が端末装置５２を操作して行われる。データ検索時には、オペレータが端末装置５２に検索条件を入力すると、ＲＤＢＭＳ５３が入力された検索条件に適合する事象を検索してそのデータを出力する。
【０００５】
図９は、パターンマッチング型のデータ検索システムの一例を示した概念図であり、特開昭６１−２３１６３０号に開示されたものである。６１は画像入力装置、６２、６３及び６４は特徴データ、６５は形状比較部、６６は情報ファイル、６７は検索情報読出部、６８はデータ表示部である。
【０００６】
画像入力装置６１に入力された未知の画像データ（アナログデータ）はデジタルデータに変換される。このデジタルデータに基づき、入力された画像の特徴量を抽出する。被写体が航空機の場合であれば、航空機の平面図、正面図、側面図などの形状情報６２、航空機の色、サイズなどの定格情報６３、航空機の高度や速度などの性能情報６４が抽出される。
【０００７】
情報ファイル６６には、複数の形状情報が予め記憶されている。形状比較部６５は、この情報ファイル６６から読み出された形状情報と、入力画像から抽出された形状情報とを比較し、これらの情報が類似している場合には、検索情報読出部６７がその形状情報を情報ファイル６６から抽出して、データ表示部６８に表示するというものである。
【０００８】
一般に画像データベースとよばれるデータベースは、図９のような仕組みを利用している。すなわち、画像データを予め蓄積した情報ファイル６６を有し、画像入力装置６１から入力された画像データを情報ファイル６６から読み出した画像データとマッチングさせることにより検索を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
リレーショナル型のデータベースにより画像データ等を管理しようとした場合、データの特徴をオペレータがテキストデータとして表現し、これを入力する必要がある。このため、データ量が多い場合にはこの入力作業を行うことが困難であり、従来のリレーショナル・データベースは、膨大なデータを管理するには適していない。
【００１０】
一方、パターンマッチング型のデータベースにより画像データを管理する場合、データ量が多くてもデータベースを作成することが可能である。しかしながら、検索時には画像データの特徴比較を行う必要があるため、このパターンマッチングに多くの処理時間を必要とし、検索に要する時間が長くなるという問題があった。データ量が多くなれば検索時間はより長くなり、検索を行っても直ちには結果が得られないという問題があった。
【００１１】
特に、防衛分野において取り扱われる光波データには、テキストデータや画像データだけでなく分光特性データも含まれている場合が多い。例えば、次の様なデータが光波データとして計測される。
（１）波長０．４〜０．７μｍ（可視）帯域の積分画像
（２）波長０．７〜２μｍ（近赤外）帯域の積分画像
（３）波長３〜５μｍ（中赤外）帯域の積分画像
（４）波長８〜１２μｍ（遠赤外）帯域の積分画像
（５）（１）〜（４）の各波長帯域における分光特性データ
（６）（１）〜（４）の各波長帯域における分光画像データ
【００１２】
ここで、分光特性データとは、計測された信号強度の波長に対する特性であり、分光画像データとは、所定の波長帯域における計測信号（強度）の分布データであり、２次元的な広がりを持つ画像データである。また、積分画像とは、複数の分光画像データを積分して得られるより広い波長帯域に関するデータであり、２次元的な広がりを持つ画像データである。
【００１３】
また、これらの光波データは、航空機などの動く被写体（計測対象）を時系列的に次々に計測することによって、多数の光波データからなる一連のデータとして収集される。つまり、ビデオカメラで動画を記録する場合であれば一度の撮影により撮影時刻の異なった多数の静止画像が得られるのと同様、一連の計測によって多数の光波データからなる動画が計測される。このような一連のデータはデータ量が膨大であるため、従来は、そこに含まれる光波データの一つ一つをデータベースに登録することができず、一連の光波データとしてのみ管理されていた。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、一連の計測によって得られた多数の光波データをデータベース化するデータ管理システムを提供することを目的とする。また、光波データごとにオペレータ入力を要することなくデータベース化できるデータ管理システムを提供することを目的とする。また、迅速に検索可能な形態でデータベース化できるデータ管理システムを提供することを目的とする。
【００１５】
また、多数の光波データとこれらに共通の計測属性データに基づいてキーワード検索可能なスクリプトデータを自動生成してデータベース化するデータ管理システムを提供することを目的とする。また、多数の光波データを短時間で検索することができる光波データ検索システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による光波データ管理システムおよび光波データ検索システムは、光波データに関連づけられたスクリプトデータからなる計測スクリプトデータベースを備えて構成される。このスクリプトデータは、キーワード検索可能なデータであり、時系列に行われた一連の計測によって得られる多数の各光波データと、一連の計測に共通する計測属性データに基づいて、各光波データごとに自動的に生成される。
【００１７】
請求項１に記載の本発明による光波データ管理システムは、同一の計測対象を時系列で計測して得られた２以上の各光波データを記憶保持する計測結果データベースと、一連の計測に共通する属性データとしての計測属性データを各光波データに関連付けて記憶保持する計測属性データベースと、各光波データ及びこれに対応する計測属性データに基づいて、キーワード検索可能なスクリプトデータを光波データごとに生成するスクリプトデータ生成手段と、生成されたスクリプトデータを対応する光波データに関連付けて記憶保持する計測スクリプトデータベースとを備え、上記スクリプトデータ生成手段が、予め定められた計測対象ごとの形状データを記憶保持する形状データベースと、計測結果データベースの光波データを形状データベースの各形状データに照合して計測対象を判別し、判別された計測対象をスクリプトデータとして生成する形状比較手段とを備えて構成される。
【００１８】
この様な構成により、計測結果データベースの各光波データと、これらに関連付けられた計測属性データベースの計測属性データを用いて、スクリプトデータを自動生成し、キーワード検索可能な光波データのデータベースを作成することができる。この場合、各光波データごとの検索用データをオペレータが入力する必要がないため、オペレータの負荷を軽減することができる。また、手作業ではデータ入力できない膨大な数の光波データをキーワード検索可能な形態でデータベース化することができる。なお、ここでいうキーワードとは、例えば画像データの様に容易に比較できないデータ以外のものを意味し、文字データのみならず数値データであってもよい。
【００１９】
請求項２に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記計測結果データベースが、各光波データを一連の計測に対応する計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶保持し、上記計測属性データベースは、各計測属性データを計測ＩＤに関連付けて記憶保持し、上記計測スクリプトデータベースは、各スクリプトデータを計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶保持するように構成される。
【００２０】
計測ＩＤ及び計測時刻により、計測結果データベース、計測属性データベース、計測スクリプトデータベースの各データを関連づけることにより、一連の計測を複数回行って同じデータベースに統合する場合に、各データを効率的に管理することができる。なお、計測時刻は、時刻情報そのものでなくてもよく、時刻情報に対応したデータであればよい。
【００２１】
請求項３に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記光波データが、２以上の波長それぞれについて計測された分光画像データにより構成される。
【００２２】
請求項４に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記光波データが、波長に対する信号強度分布として計測された分光特性データにより構成される。
【００２３】
請求項５に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記形状データベースが、３次元の形状モデルを記憶保持し、上記形状比較手段が、計測結果データベースの光波データを形状データベースの３次元の形状モデルに照合して計測対象の向きを判別し、判別された計測対象の向きをスクリプトデータとして生成するように構成される。
【００２４】
請求項６に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記形状比較手段が、光波データ中の計測対象が計測視野に占める大きさに基づいて計測対象までの距離を求め、求められた距離をスクリプトデータとして生成するように構成される。
【００２５】
請求項７に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記スクリプトデータ生成手段が、予め定められた背景ごとのテクスチャデータを記憶保持する背景テクスチャ・データベースと、計測結果データベースの光波データを背景テクスチャ・データベースのテクスチャデータに照合して背景を判別し、判別された背景をスクリプトデータとして生成する背景判別手段とを備えて構成される。
【００２６】
請求項８に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記背景テクスチャ・データベースが、テクスチャデータを波長帯域に対応させて記憶保持し、上記背景判別手段が、計測結果データベース内の波長の一致する分光画像データをテクスチャデータに照合して背景を判別するように構成される。
【００２７】
請求項９に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記スクリプトデータ生成手段が、予め定められた計測対象の組成ごとの分光特性データを記憶保持する分光特性データベースと、計測結果データベースの光波データを分光特性データベースの分光特性データに照合して計測対象の組成を判別し、判別された組成をスクリプトデータとして生成する組成判別手段とを備えて構成される。
【００２８】
請求項１０に記載の本発明による光波データ管理システムは、上記組成判別手段が、大気減衰特性に基づいて計測結果データベースの分光特性データを補正する大気減衰補正手段を備え、補正された分光特性データに基づいて計測対象の組成を判別するように構成される。
【００２９】
請求項１１に記載の本発明による光波データ検索システムは、同一の計測対象を時系列で計測して得られた２以上の各光波データを記憶保持する計測結果データベースと、一連の計測に共通する属性データとしての計測属性データを各光波データに関連付けて記憶保持する計測属性データベースと、各光波データ及びこれに対応する計測属性データに基づいて自動生成された光波データごとのスクリプトデータを光波データに関連付けて記憶保持する計測スクリプトデータベースと、入力された検索キーワードをスクリプトデータと照合する検索手段と、キーワードに合致するスクリプトデータに関連付けられた光波データを出力する光波データ出力手段とを備え、上記スクリプトデータが、計測結果データベースの光波データを予め定められた計測対象ごとの形状データに照合して計測対象を判別し、判別された計測対象をスクリプトデータとして生成されるように構成される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態１による光波データ管理システムの一構成例を示したブロック図である。この光波データ管理システムは、可視域から遠赤外までの光波データを蓄積管理させるデータベースシステムであり、計測された多数の光波データを記憶保持して、キーワード検索により所望の光波データを表示させるためのものである。図中の１は計測装置、２は計測結果データベース、３は入力端末、４は計測属性データベース、５はスクリプトデータ生成部、６は計測スクリプトデータベース、７は検索処理部、８は検索端末、９は表示装置である。
【００３３】
計測装置１は、光波データを計測するための装置であり、波長ごとに所定の計測視野をもつ２次元の画像データを計測することができる。計測装置１は、一連の計測中でなければ、異なる計測機器に交換することもできる。この計測装置１により所定の計測対象が計測され、これらの計測結果に基づいて分光特性データ、分光画像データ、積分画像データからなる光波データが生成される。計測結果データベース２は、計測装置１において生成された光波データを蓄積するデータベースである。
【００３４】
図２は、計測結果データベースに記憶保持される光波データの一例を示した説明図である。図中の（ａ）は積分画像データ、（ｂ）は分光画像データ、（ｃ）は分光特性データを示している。分光画像データは、波長ごとに計測された画像データであり、計測装置１の計測視野に相当する２次元の広がりをもったデータである。この図では、３つの波長領域において多数の分光画像データが計測されている。分光特性データは、波長に対する信号強度を所定の波長帯域について求めたデータである。波長ごとの信号強度は、分光画像データを視野の全体又は所定領域について積分することによって求められる。積分画像データは、２以上の分光画像データを重ね合わせた画像データであり、複数の分光画像データを所定の波長帯域について積分することによって求められる。
【００３５】
これらの光波データは、同時またはほぼ同時に計測されたデータからなるデータセットとして計測結果データベース２に記憶保持されている。つまり、１または２以上の波長帯域における分光特性データ、分光画像データ及び積分画像によって、あるいはこれの一部によって１つのデータセットを構成している。
【００３６】
通常、航空機などの動体についてこの様な光波データを計測する場合、計測装置１を用いて連続して計測が行われる。つまり、わずかに時刻を異ならせて光波データ（データセット）の計測が繰り返され、同一計測対象に関する計測時刻の異なる多数の光波データからなる一連の計測データが得られる。この一連の計測ごとに計測ＩＤが割り当てられ、計測ＩＤ及び計測時刻を特定することにより光波データのデータセットを特定することができる。このため、計測結果データベース２は、各光波データをデータセットごとに計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶保持している。
【００３７】
入力端末３は、一連の計測に関する属性データを入力するための入力手段を備えた端末装置である。オペレータは、光波データの計測に使用する計測機器、計測機器の設定値などの計測条件、被写体である計測対象などの計測属性データをテキストデータとして一連の計測ごとに入力端末３から入力する。計測属性データベース４は、入力端末３で入力された計測属性データを計測ＩＤに関連付けて記憶するリレーショナルデータベースである。したがって、計測結果データベース２および計測属性データベース４のデータは、計測ＩＤを介して一連の計測ごとに関連付けられている。
【００３８】
スクリプトデータ生成部５は、計測結果データベース２および計測属性データベース４に基づいて光波データごとにスクリプトデータを自動生成するデータ処理部である。このスクリプトデータは、検索時にキーワードと比較される文字データまたは数値データからなるインデックスであり、光波データのデータセットと、このデータセットに関連付けられた計測属性とに基づいて、データセットごとに求められる。計測スクリプトデータベース６は、スクリプトデータ生成部５で求められたスクリプトデータを計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶するリレーショナルデータベースである。したがって、計測結果データベース２および計測スクリプトデータベース６のデータは、計測ＩＤ及び計測時刻を介してデータセットごとに関連付けられている。
【００３９】
図３は、計測スクリプトデータベース６に記憶保持されるスクリプトデータの一例を示した説明図である。この図では、リレーション（表）が計測ＩＤに対応し、その行（tuple）が計測時刻に対応し、その列（attribute）は、計測時刻、計測対象、アスペクト角、背景、組成などの検索項目で構成される。すなわち、一連の計測ごとにリレーションが作成され、データセットごとに行が作成され、各行ごとに検索項目のデータが記憶されている。
【００４０】
検索端末８は、検索要求を入力するための入力手段を備えた端末装置であり、入力端末３と同一であってもよい。オペレータは、光波データを検索するための検索要求を検索端末８から入力する。検索処理部７は、検索端末８で入力された検索要求に含まれる検索条件を計測スクリプトデータベース６に照合し、適合するスクリプトデータが計測ＩＤ及び計測時刻を介して関連付けられているデータセットを計測結果データベース２から読み出して、表示装置９でこの光波データを表示する。
【００４１】
この光波データ管理システムでは、スクリプトデータによる照合を行っているため、検索に要する時間はリレーショナルデータベースを用いた場合と同様であり、パターンマッチングの場合に比べて短時間で検索が終わる。一方、このスクリプトデータは自動生成されるため、オペレータの負担を軽減することができ、オペレータに熟練を要しない。さらに、データ量が多く、オペレータの手動操作では検索項目を入力できない場合であっても、計測スクリプトデータベース６を生成することができる。
【００４２】
このシステムの構成および動作について、以下にさらに詳しく説明する。
図４は、図１のスクリプトデータ生成部５の詳細構成例を示したブロック図である。図中の１は、図中の１０は形状比較部、１１はＣＡＤモデル・データベース、１２は背景判別部、１３は背景テクスチャ・データベース、１４は組成判別部、１５は分光特性データベース、１６は計測機器特性データベースである。
【００４３】
ＣＡＤモデル・データベース１１には、データベース化される対象物の外形形状が３次元の形状モデルとして予め登録されている。防衛分野であれば、例えば、航空機、車両、船舶などの計測対象となり得る各種プラットフォーム（例えばＦ−２、Ｆ−１５、９０ＴＫなどの各機種）のＣＡＤモデルが予め登録される。形状比較部１０は、計測結果データベース２の積分画像データまたは分光画像データと、ＣＡＤモデル・データベース１１に登録されているプラットフォームの形状データとに基づいて、計測対象のプラットフォームを判別し、その計測対象の向きを判別し、あるいは、計測対象までの距離を求める。求められた計測対象のプラットフォーム、計測対象の向き、計測対象までの距離は、スクリプトデータとして計測ＩＤおよび計測時刻と関連付けられて計測スクリプトデータベース６に記憶される。
【００４４】
プラットフォームの判別は、計測結果データベース２の光波データから得られる計測対象の形状を、データベース１１に記録されている全てのＣＡＤモデルと比較して、最も適合度の高いプラットフォームであると判別する。このとき、計測対象の向きが未知であれば、ＣＡＤモデルを回転させて様々な角度から見た場合の各形状について比較を行う必要がある。これによって、計測対象の向きも同時に求めることができる。計測対象の向きは、通常、計測方向と計測対象機軸とのなす角度（アスペクト角）として求められる。
【００４５】
計測対象が既知の場合には、比較の対象となるＣＡＤモデルは、当該既知のプラットフォームだけでよく、１つのＣＡＤモデルを回転させて比較すればアスペクト角を求めることができる。例えば、オペレータにより計測属性として計測対象機種が入力されている場合には、計測属性データベース４に基づいて１つのＣＡＤモデルが選択され形状比較が行われる。
【００４６】
計測対象までの距離は、計測対象の大きさに基づいて求めることができる。すなわち、視野に占める計測対象の大きさにより計測対象までの距離を求めることができる。この場合、計測属性データベース４の計測条件および計測機器情報データベース１６の計測機器ごとの特性データが用いられる。
【００４７】
背景テクスチャ・データベース１３には、コンクリート面、砂地などの様々な背景のテクスチャデータが登録されている。背景判別部１２は、計測結果データベース２の積分画像データまたは分光画像データを、データベース１３のテクスチャデータと照合することにより、背景を判別する。例えば、テクスチャとしてのマッチングをとり、画像パターンとしての荒さや滑らかさを比較することにより、海面か、砂地かなどを判別することができる。求められた背景は、スクリプトデータとして計測ＩＤおよび計測時刻と関連付けられて計測スクリプトデータベース６に記憶される。
【００４８】
一般的に、背景テクスチャは波長ごとに異なるため、背景テクスチャ・データベース１３は、テクスチャデータを分光画像データとして保持している。このため、背景判別部１２は、背景テクスチャ・データベース１３に登録されたテクスチャデータの波長と同じ波長の分光画像データを計測結果データベース２から抽出して照合する。
【００４９】
物質はそれぞれ固有の分光特性を有している。分光特性データベース１５には、土壌分光反射率、ＣＯ2分光反射率などの物質固有の分光特性データが予め登録されている。組成判別部１４は、計測結果データベース２に分光特性データが含まれている場合に、その分光特性データを、データベース１５の分光特性データと照合することにより、計測対象物や背景の組成を判別する。求められた組成は、スクリプトデータとして計測ＩＤおよび計測時刻と関連付けられて計測スクリプトデータベース６に記憶される。あるいは、求められた背景の組成と、背景判別部１２の判別結果とに基づいて背景が判別され計測スクリプトデータベース６に記憶される。
【００５０】
計測結果データベース２に記憶保持されている波長帯域は計測装置１として用いる計測機器の特性によって異なる。このため、組成判別部１４による分光特性データの比較は、計測装置１の特性を考慮して行う必要がある。計測装置１として用いられた計測機器は、計測属性としてオペレータが入力しているため、計測属性データベース４から計測機器のデータを読み出し、この計測機器の特性データを計測機器特性データベース１６から読み出す。こうして計測結果の波長帯域が得られ、この波長帯域について分光特性データのマッチングを行えば組成を判別することができる。
【００５１】
ここで、組成判別部１４における分光特性のマッチングは、大気汚染による分光特性への影響を考慮して行われることが望ましい。すなわち、計測結果データベース２から読み出された分光特性データに対して大気汚染の影響を補正する演算を行ってから分光特性データベース１５のデータとのマッチングが行われる。
【００５２】
大気汚染の影響は距離の関数であるため、その補正時には形状比較部１０において求められた計測対象までの距離が用いられる。あるいは、計測結果データベースに測距データが保持されている場合には、その測距データを用いてもよい。一般的に、分光特性を測定できる測定機器は、測距装置を有している場合が多く、光波データに測距データが重畳されている場合が多い。この様な場合には、計測結果データベース２にそっきょデータが記憶保持され、この測距データを用いて大気汚染による補正を行うことができる。
【００５３】
形状比較部１０、背景判別部１２、組成判別部１４は、全てを使用してもよいし、一部を使用してもよい。例えば、分光特性データが計測されていない場合には、組成判別部１４は、分光特性データのマッチングを行うことはできない。この様なブロック１０、１２、１４の取捨選択は、計測機器特性データベース１６に基づいて行われる。つまり、計測属性データベース４から計測に使用された計測機器を読み出し、計測機器特性データベース１６からその計測機器の特性データを読み出せば、ブロック１０、１２、１４のいずれを使用するのかを取捨選択することができる。
【００５４】
図５は、図１の検索処理部７の詳細構成例を示したブロック図である。図中の２１は検索条件アナライザ、２２は用語データベース、２３はデータベース検索部、２４はデータ読出部である。オペレータは検索端末８で検索要求を文章で入力することができる。入力された検索用文章は、検索条件アナライザ２１により検索条件（キーワード）に変換される。
【００５５】
用語データベース２２には、検索条件アナライザ２１が使用する光波計測関連用語が予め登録されており、この用語データベース２２を用いて検索用文章から検索条件が抽出される。つまり、用語データベースに２２に登録された用語と一致する用語を検索条件として抽出し、また必要に応じて同義語に変換する。例えば、オペレータが「波長３〜５μｍ帯域で４５度上方から航空機を計測した画像」のように指定すると、検索条件アナライザ２１が、検索に必要な用語「波長３〜５μｍ」、「４５度上方」、「航空機」、「画像」といった言葉を抽出する。
【００５６】
データベース検索部２３は、計測スクリプトデータベース６を用いて、抽出された検索条件に合致するデータセットを検索する。この検索動作は、従来のリレーショナルデータベースにおける検索と同様であり、計測スクリプトデータベース６が作成されていれば、短時間で検索結果を得ることができる。１または２以上の検索結果が得られると、これらが関連付けられた計測ＩＤおよび計測時刻が計測スクリプトデータベース６から読み出される。データ読出部２４は、検索結果である計測ＩＤおよび計測時刻に基づいて、計測結果データベースから光波データを読み出し、読み出された光波データが表示装置９に表示される。
【００５７】
この光波データ管理システムでは、オペレータが文章を入力すれば、自動的に検索条件に変換し、検索を実行することができる。このため、オペレータがデータベースの操作に熟練していなくても検索を行うことができる。
【００５８】
図６のステップＳ１００〜Ｓ１０４は、図１のデータ管理システムの概略動作の一例を示したフローチャートである。このシステムは、光波データの計測および計測属性のオペレータ入力を行うデータ計測・入力段Ｐ１（Ｓ１００，Ｓ１０１）と、計測スクリプトデータベース６を自動作成するデータ処理段Ｐ２（Ｓ１０２）と、データベース検索を行うデータベース運用段Ｐ３（Ｓ１０３，Ｓ１０４）からなる。
【００５９】
この図では、データ処理段Ｐ２が、データ計測・入力段Ｐ１の後であって、データベース運用段Ｐ３よりも前に行われている。つまり、スクリプトデータ生成部５によるスクリプトデータの自動生成が、光波データ計測後のバッチ処理として検索前に予め実行される。このため、データベース検索時には、すでに計測スクリプトデータベース６が作成されており、短時間で検索を実行することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、検索処理部７内に検索条件アナライザ２１および用語データベース２２を備え、オペレータが検索条件を文章として入力する場合の例について説明したが、オペレータが所定のフォーマットに従って検索条件を入力するように構成することもできる。
【００６１】
また、本実施の形態では、計測属性データベース４、計測スクリプトデータベース６、計測機器特性データベース１６として、リレーショナルデータベースを用いる場合の例について説明したが、これらに階層型データベース、ネットワーク型データベースなどを用いることこともできる。
【００６２】
また、本実施の形態では、スクリプトデータ生成部５内にＣＡＤモデル・データベース１１を有し、形状比較部１０が、光波データを各種プラットフォームのＣＡＤモデルと比較する場合の例について説明したが、ＣＡＤモデルに代えて写真などの画像データを使用して、形状比較部１０が、類似画像の検索を行うようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態では、分光特性データから組成判別を行う際、計測された光波データについて大気減衰特性を計算しているが、予めこれを考慮したデータを分光特性データベース１５に記憶させておき、計測された分光特性データを補正することなく照合するように構成してもよい。例えば、測定対象までの距離に応じた分光特性データを分光特性データベース１５に記憶させておき、組成判別部１４が、測定対象までの距離に応じて適切なデータを選択して比較するようにすればよい。
【００６４】
実施の形態２．
実施の形態１では、データ処理段Ｐ２、つまり計測スクリプトデータベース６の作成を、データベース運用段Ｐ３（データベース検索時）よりも前にバッチ処理として行う場合について説明したが、本実施の形態では、これをデータベース運用段Ｐ３において行う場合について説明する。
【００６５】
図７のステップＳ１００〜Ｓ１０４、Ｓ２００は、図１のデータ管理システムの概略動作の他の例を示したフローチャートである。このシステムは、光波データの計測および計測属性のオペレータ入力を行うデータ計測・入力段Ｐ１（Ｓ１００，Ｓ１０１）と、データベース検索を行うデータベース運用段Ｐ３’（Ｓ１０２〜Ｓ１０４，Ｓ２００）からなる。
【００６６】
この図では、データ計測・入力段Ｐ１の実行後に計測スクリプトデータベース６の作成は行われない。オペレータにより検索要求があった場合（Ｓ１０３）、かつ、１回目の検索要求である場合（Ｓ２００）にのみ、スクリプトデータの自動生成を実行し、データベース６を作成する（Ｓ２００）。その後は、既にデータベース６が作成されているのでステップＳ１０２は実行されない。
【００６７】
本実施の形態では、１回目の検索実行に時間がかかるが、２回目以降は、実施の形態１と同様、短時間で検索を行うことができる。なお、計測スクリプトデータベース６を作成することなく、検索のたびにスクリプトデータを作成するように構成することもできる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明による光波データ管理システムは、一連の計測で得られる２以上の光波データからなる計測結果データベースと、一連の計測についての計測属性データを記憶保持する計測属性データベースと、これらのデータベースに基づいてキーワード検索可能なスクリプトデータを光波データごとに生成するスクリプトデータ生成手段と、生成されたスクリプトデータを対応する光波データに関連付けて記憶保持する計測スクリプトデータベースを備えている。
【００６９】
このような構成により、同一の計測対象についての一連の計測により多数の光波データが計測された場合でも、各光波データについてスクリプトデータを自動生成してデータベース化することができる。したがって、各光波データごとにオペレータが詳細データを入力する必要がなくなる。また、オペレータの手作業では入力できない多数のデータをデータベースに登録することが可能となる。さらに、多数の光波データをパターンマッチング型のデータベースに登録した場合に比べて、検索に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による光波データ管理システムの一構成例を示したブロック図である。
【図２】 計測結果データベースに記憶保持される光波データの一例を示した説明図である。図中の（ａ）は積分画像データ、（ｂ）は分光画像データ、（ｃ）は分光特性データを示している。
【図３】 計測スクリプトデータベース６に記憶保持されるスクリプトデータの一例を示した説明図である。
【図４】 図１のスクリプトデータ生成部５の詳細構成例を示したブロック図である。
【図５】 図１の検索処理部７の詳細構成例を示したブロック図である。
【図６】 図１のデータ管理システムの概略動作の一例を示したフローチャートである。
【図７】 図１のデータ管理システムの概略動作の他の例を示したフローチャートである（実施の形態２）。
【図８】 従来のリレーショナルデータベースの概略を説明するための概念図である。
【図９】 従来のパターンマッチング型のデータ検索システムの一例を示した概念図である。
【符号の説明】
１ 計測装置、２ 計測結果データベース、３ 入力端末、
４ 計測属性データベース、５ スクリプトデータ生成部、
６ 計測スクリプトデータベース、７ 検索処理部、８ 検索端末、
９ 表示装置、１０ 形状比較部、１１ ＣＡＤモデル・データベース、
１２ 背景判別部、１３ 背景テクスチャ・データベース、
１４ 組成判別部、１５ 分光特性データベース、
１６ 計測機器特性データベース、２１ 検索条件アナライザ、
２２ 用語データベース、２３ データベース検索部、２４ データ読出部。
Claims (11)
- 同一の計測対象を時系列で計測して得られた２以上の各光波データを記憶保持する計測結果データベースと、一連の計測に共通する属性データとしての計測属性データを各光波データに関連付けて記憶保持する計測属性データベースと、各光波データ及びこれに対応する計測属性データに基づいて、キーワード検索可能なスクリプトデータを光波データごとに生成するスクリプトデータ生成手段と、生成されたスクリプトデータを対応する光波データに関連付けて記憶保持する計測スクリプトデータベースとを備え、
上記スクリプトデータ生成手段が、予め定められた計測対象ごとの形状データを記憶保持する形状データベースと、計測結果データベースの光波データを形状データベースの各形状データに照合して計測対象を判別し、判別された計測対象をスクリプトデータとして生成する形状比較手段とを備えたことを特徴とする光波データ管理システム。 - 上記計測結果データベースは、各光波データを一連の計測に対応する計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶保持し、上記計測属性データベースは、各計測属性データを計測ＩＤに関連付けて記憶保持し、上記計測スクリプトデータベースは、各スクリプトデータを計測ＩＤ及び計測時刻に関連付けて記憶保持することを特徴とする請求項１に記載の光波データ管理システム。
- 上記光波データが、２以上の波長それぞれについて計測された分光画像データを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光波データ管理システム。
- 上記光波データが、波長に対する信号強度分布として計測された分光特性データを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光波データ管理システム。
- 上記形状データベースが、３次元の形状モデルを記憶保持し、上記形状比較手段が、計測結果データベースの光波データを形状データベースの３次元の形状モデルに照合して計測対象の向きを判別し、判別された計測対象の向きをスクリプトデータとして生成することを特徴とする請求項１に記載の光波データ管理システム。
- 上記形状比較手段が、光波データ中の計測対象が計測視野に占める大きさに基づいて計測対象までの距離を求め、求められた距離をスクリプトデータとして生成することを特徴とする請求項１に記載の光波データ管理システム。
- 上記スクリプトデータ生成手段が、予め定められた背景ごとのテクスチャデータを記憶保持する背景テクスチャ・データベースと、計測結果データベースの光波データを背景テクスチャ・データベースのテクスチャデータに照合して背景を判別し、判別された背景をスクリプトデータとして生成する背景判別手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は３に記載の光波データ管理システム。
- 上記背景テクスチャ・データベースが、テクスチャデータを波長帯域に対応させて記憶保持し、上記背景判別手段が、計測結果データベース内の波長の一致する分光画像データをテクスチャデータに照合して背景を判別することを特徴とする請求項７に記載の光波データ管理システム。
- 上記スクリプトデータ生成手段が、予め定められた計測対象の組成ごとの分光特性データを記憶保持する分光特性データベースと、計測結果データベースの光波データを分光特性データベースの分光特性データに照合して計測対象の組成を判別し、判別された組成をスクリプトデータとして生成する組成判別手段とを備えたことを特徴とする請求項４に記載の光波データ管理システム。
- 上記組成判別手段は、大気減衰特性に基づいて計測結果データベースの分光特性データを補正する大気減衰補正手段を備え、補正された分光特性データに基づいて計測対象の組成を判別することを特徴とする請求項９に記載の光波データ管理システム。
- 同一の計測対象を時系列で計測して得られた２以上の各光波データを記憶保持する計測結果データベースと、一連の計測に共通する属性データとしての計測属性データを各光波データに関連付けて記憶保持する計測属性データベースと、各光波データ及びこれに対応する計測属性データに基づいて自動生成された光波データごとのスクリプトデータを光波データに関連付けて記憶保持する計測スクリプトデータベースと、入力 された検索キーワードをスクリプトデータと照合する検索手段と、キーワードに合致するスクリプトデータに関連付けられた光波データを出力する光波データ出力手段とを備え、
上記スクリプトデータが、計測結果データベースの光波データを予め定められた計測対象ごとの形状データに照合して計測対象を判別し、判別された計測対象をスクリプトデータとして生成することを特徴とする光波データ検索システム。
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