JP4185075B2 - 緑被率マップ作成装置、緑被率マップ作成方法、及び、プログラム。 - Google Patents
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Description
(2)の画像処理による方法として、撮像対象の領域の画像データを用いて、図9(a)に示すような単一画素内が比較的均質となる領域(草や作物と土壌の組み合わせといった領域)で有効とされるNDVI(Normalized Difference Vegetation Index)計算処理によって緑被率を抽出する方法がある。また、図9(b)に示すような単一画素内に複数の性質が混在している場合(ミクセル状態)に、解像度の低いデータを用いて、単一画素内の緑被率まで抽出することができるミクセル計算処理を用いる方法もある。これらの方法は、例えば、非特許文献1に開示されている。
尹 敦奎、梅干野 晃、「都市域における画素内緑被率推定の為の指標」、日本リモートセンシング学会誌、Vol18 No3 p228−240 1998。
また、本発明は、小サイズの緑地を考慮することが可能な緑被率マップ作成装置と緑被率マップ作成方法を提供することを目的とする。
地表の所定領域のパンクロマチック画像データと、前記所定領域の前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低いマルチスペクトル画像データと、を記憶する記憶手段と、
前記マルチスペクトル画像データの解像度を前記パンクロマチック画像データと同等の解像度に向上することにより再構成した画像データを求める画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段で再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、の対応する画素の画素値の比率から各画素に対応する位置の緑被率を算出する緑被率算出手段と、
を備えることを特徴とする。
前記パンクロマチック画像データは、所定の波長帯の光を用いて前記所定領域を撮影することにより得られた画像データであり、
前記マルチスペクトル画像データは、前記所定の波長帯に含まれる複数の波長域それぞれの光を用いて撮影し、それぞれ前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低い複数の画像データから構成され、
前記緑被率算出手段は、前記画像データ生成手段で再構成したマルチスペクトル画像データと前記パンクロマチック画像データとの各対応する画素の画像データを用いたミクセル画像処理により、各画素に対応する位置の緑被率を算出する、
ようにしてもよい。
前記緑被率算出手段は、前記画像データ生成手段で再構成したマルチスペクトル画像データの各画素に対応する位置におけるミクセル画像処理により算出される緑被率と、当該各画素に対応する前記パンクロマチック画像データの画素に対応する位置におけるミクセル画像処理により算出される緑被率と、が等価であることに基づいて、前記再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、の対応する画素の画素値の比率から各画素に対応する位置の緑被率を算出する、
ようにしてもよい。
さらに、上記緑被率マップ作成装置は、
前記緑被率算出手段によって算出した緑被率を、前記画像データ生成手段により生じる誤差を小さくするように修正する修正手段、
をさらに備えてもよい。
地表の所定領域のパンクロマチック画像データと、前記所定領域の前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低いマルチスペクトル画像データと、を記憶する記憶手段と、
前記パンクロマチック画像データの解像度に基づいて、前記マルチスペクトル画像データの解像度を向上した時の各画素の画像データを求める画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段で再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、から各画素に対応する位置の緑被率を算出する緑被率算出手段と、
前記マルチスペクトル画像データから緑被率を算出する第二の緑被率算出手段と、
前記緑被率算出手段によって算出した緑被率を、前記第二の緑被率で算出した緑被率と該緑被率を算出した画素に対応する前記パンクロマチック画像データの全画素の緑被率の平均値と、が等しくなるように正規化補正する正規化補正手段と、
を備えてもよい。
地表の所定領域のパンクロマチック画像データと、前記所定領域の前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低いマルチスペクトル画像データと、を記憶する記憶手段を備える緑被率マップ作成装置の緑被率マップ作成方法であって、
前記マルチスペクトル画像データの解像度を前記パンクロマチック画像データと同等の解像度に向上することにより再構成した画像データを求める画像データ生成ステップと、
前記画像データ生成ステップで再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、の対応する画素の画素値の比率から各画素に対応する位置の緑被率を算出する緑被率算出ステップと、
を備えることを特徴とする。
地表の所定領域のパンクロマチック画像データと、前記所定領域の前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低いマルチスペクトル画像データと、を記憶する記憶手段を備える緑被率マップ作成装置のコンピュータに、
前記マルチスペクトル画像データの解像度を前記パンクロマチック画像データと同等の解像度に向上することにより再構成した画像データを求める画像データ生成手順と、
前記画像データ生成手順で再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、の対応する画素の画素値の比率から各画素に対応する位置の緑被率を算出する緑被率算出手順と、
を実行させる。
そして、本発明の装置を空撮画像や衛星画像に適用すれば、広域の高解像度緑被率マップが、取得できる。
制御部11は、記憶部12にアクセスが可能であり、加工・補正した画像データを記憶したり、加工・補正、表示のためにRAM等に画像データを読み出すことが可能である。
データ解析処理プログラム30は、参照値算出処理を実行する参照値算出処理モジュール31と、緑被率算出処理を実行する緑被率算出処理モジュール32と、閾値算出処理を実行する閾値算出処理モジュール33と、2値化処理を実行する2値化処理モジュール34等を含む。
上記の各処理の具体的内容については後述する。
図3(a)に示したパンクロ画像データ51は、幅広い波長域の光(電磁波)を用いて、マルチ画像データ52に比べ高解像度で撮影された画像データ(通常はマルチ画像データ52の約4倍程度(縦:2倍、横:2倍))である。
また、図3(b)に示したマルチ画像データ52は、例えば、青色波長域、緑色波長域、赤色波長域、近赤外波長域の4バンド(マルチバンド)の光でそれぞれ撮影された画像データである。それぞれのバンドで撮影された画像データを、B画像データ53、G画像データ54、R画像データ55、IR画像データ56とよぶ。
高分解能緑被率マップ作成装置10の処理動作について、図4及び図5に示すフローチャートを参照して説明する。
E.F. Vermote、A. Vermeulen、「Atmospheric Correction Algorithm: Spectral Reflectances (Mod09)」、NASA、1999年。
このニアレストネイバー法 は補間関数として矩形関数を用い、最も近い画素の輝度値を出力の補間値とする方法であり、極めて簡単なロジック演算で実現でき、ハードウェアでこれを実現する場合でも単純なハードロジック回路で構成できる。
この手法をマルチ画像データ52に適用し、パンクロ画像データ51と同一の解像度の画像になるように補間点を内挿して、リサンプリングする。
まず、緑被率地図データ(各画素内における植生域の占める割合が記録された地図データ)を作成して、その後、緑地地図データ(緑地域が記録された地図データ)を作成する。
制御部11は、まず、純粋な植生領域と非植生領域の輝度値のそれぞれの平均値である上記の参照値を算出する(ステップS105)。本実施形態の純粋な植生領域の参照値の算出方法は、各画素のNDVI(植生指標)を求め、それらのNDVIの値の内、上位の値の領域を選択し、当該領域の輝度値の平均値を参照値とする方法である。また、非植生領域の参照値は、求めたNDVIの値の内、上位でない値を選択して加算し、それらの平均値を参照値とする。
また、この時の画像データの緑被率値は図8(c)→図8(d)に示すように各画素ごとに変換される(z”1、z”2、z”3、z”4)。
そして、本実施形態の高分解能緑被率マップ作成装置10を空撮画像や衛星画像に適用すれば、広域の高解像度緑被率マップが、取得できるようになる。
11 制御部
12 記憶部
13 ROM
20 データ前処理
30 データ解析処理
51 パンクロマチック画像データ
52 マルチスペクトル画像データ
53 B画像データ
54 G画像データ
55 R画像データ
56 IR画像データ
81 緑被率地図データ
82 緑地地図データ
Claims (7)
- 地表の所定領域のパンクロマチック画像データと、前記所定領域の前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低いマルチスペクトル画像データと、を記憶する記憶手段と、
前記マルチスペクトル画像データの解像度を前記パンクロマチック画像データと同等の解像度に向上することにより再構成した画像データを求める画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段で再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、の対応する画素の画素値の比率から各画素に対応する位置の緑被率を算出する緑被率算出手段と、
を備えることを特徴とする緑被率マップ作成装置。 - 前記パンクロマチック画像データは、所定の波長帯の光を用いて前記所定領域を撮影することにより得られた画像データであり、
前記マルチスペクトル画像データは、前記所定の波長帯に含まれる複数の波長域それぞれの光を用いて撮影し、それぞれ前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低い複数の画像データから構成され、
前記緑被率算出手段は、前記画像データ生成手段で再構成したマルチスペクトル画像データと前記パンクロマチック画像データとの各対応する画素の画像データを用いたミクセル画像処理により、各画素に対応する位置の緑被率を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の緑被率マップ作成装置。 - 前記緑被率算出手段は、前記画像データ生成手段で再構成したマルチスペクトル画像データの各画素に対応する位置におけるミクセル画像処理により算出される緑被率と、当該各画素に対応する前記パンクロマチック画像データの画素に対応する位置におけるミクセル画像処理により算出される緑被率と、が等価であることに基づいて、前記再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、の対応する画素の画素値の比率から各画素に対応する位置の緑被率を算出する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の緑被率マップ作成装置。 - 前記緑被率算出手段によって算出した緑被率を、前記画像データ生成手段により生じる誤差を小さくするように修正する修正手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の緑被率マップ作成装置。 - 地表の所定領域のパンクロマチック画像データと、前記所定領域の前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低いマルチスペクトル画像データと、を記憶する記憶手段と、
前記パンクロマチック画像データの解像度に基づいて、前記マルチスペクトル画像データの解像度を向上した時の各画素の画像データを求める画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段で再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、から各画素に対応する位置の緑被率を算出する緑被率算出手段と、
前記マルチスペクトル画像データから緑被率を算出する第二の緑被率算出手段と、
前記緑被率算出手段によって算出した緑被率を、前記第二の緑被率で算出した緑被率と該緑被率を算出した画素に対応する前記パンクロマチック画像データの全画素の緑被率の平均値と、が等しくなるように正規化補正する正規化補正手段と、
を備える、
ことを特徴とする緑被率マップ作成装置。 - 地表の所定領域のパンクロマチック画像データと、前記所定領域の前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低いマルチスペクトル画像データと、を記憶する記憶手段を備える緑被率マップ作成装置の緑被率マップ作成方法であって、
前記マルチスペクトル画像データの解像度を前記パンクロマチック画像データと同等の解像度に向上することにより再構成した画像データを求める画像データ生成ステップと、
前記画像データ生成ステップで再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、の対応する画素の画素値の比率から各画素に対応する位置の緑被率を算出する緑被率算出ステップと、
を備えることを特徴とする緑被率マップ作成方法。 - 地表の所定領域のパンクロマチック画像データと、前記所定領域の前記パンクロマチック画像データよりも解像度の低いマルチスペクトル画像データと、を記憶する記憶手段を備える緑被率マップ作成装置のコンピュータに、
前記マルチスペクトル画像データの解像度を前記パンクロマチック画像データと同等の解像度に向上することにより再構成した画像データを求める画像データ生成手順と、
前記画像データ生成手順で再構成したマルチスペクトル画像データと、前記パンクロマチック画像データと、の対応する画素の画素値の比率から各画素に対応する位置の緑被率を算出する緑被率算出手順と、
を実行させるプログラム。
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