JP4334155B2 - 画像地図作成装置及びその作成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像地図作成装置及び作成方法に関し、特に、上空から撮影された写真画像に基づいて、所定領域に対して周辺領域に整合する補完処理を行うことによって所望の画像地図を作成することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ある地域の土地の起伏、市街地、田畑、建物、道路、鉄道等の地理状況を示すものとして、地図が作成されていた。また、航空機等にて上空からこれらの地理状況を写真として撮影した空中写真も利用されている。
地図は、その使用目的や表現される内容によって、一般図と主題図に大別される。
【０００３】
一般図とは、多目的に使用できるように、前述の地理状況を特定の内容に偏ることなく表現されている地図であり、国土地理院発行の１／２５，０００地形図、１／５０，０００地形図等がある。
主題図とは、一般図を基にしてある特定の主題を選び、その地域的特徴が判り易いように作成された地図であり、これについても、国土地理院発行の１／２５，０００土地利用図、１／２５，０００土地条件図等がある。また、航海用の目的で作成される海図、道路地図、住宅地図等も主題図に含まれる。
【０００４】
一般に、航空写真から地図を作成するには、空中写真測量といわれる作業を行い、撮影された地域の空間モデルを作成する。そして、この空間モデル及び航空写真から得られる地理状況を示す情報を、さらに見易くするために、土地の起伏を等高線で表し、市街地、田畑、建物等の土地利用形態をシンボルマークで図化し、道路、鉄道等、その他の地理状況を簡略化して、正確に線図として写すことにより作成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、地理状況を示す情報を正確に線図として写す工程は、透写機、プロッター等を利用して写している。この作業は、地図の縮尺によっても異なるが、熟練した者でも１週間に３０ｃｍ四方程度しか描けない程、手間のかかる作業である。さらに、地図を作成した後に、別の者が空中写真と比較してチェックを行っている。
【０００６】
地図は、利用用途、目的に合わせた図化が行われており、一目で状況認識が可能となるように工夫されている。例えば、道路地図において、高速道路、国道、県道等の違いを、シンボルマーク、色分け等によって一目で認識できる。
しかし、地図を作成するには膨大な作業量を要し、完成させるには、かなりの人手と時間が必要であった。そのため、地図作成に時間がかかると、実際において建物、橋等の建設、道路、鉄道等の工事が行われることによって変化し、完成した地図の内容が現状の地理状況と異なるものとなってしまう。
【０００７】
このように、地図を作成するには、膨大な作業量や時間が必要であった。
また、ディジタル地図の分野においては、地図の基となる空中写真を地図代わりに背景画像として利用することも多い。
空中写真は撮影時点の地理状況を忠実に写しており、建物の形状、色彩等によって周辺状況と区別し易く、地物の認識が容易である。特に、住宅地図程度の縮尺ではこれが顕著である。
【０００８】
しかし、人、自動車、街路樹、建物の影等のように必要のない情報が、撮影時の有りのままに、かつ煩雑に写っている。そのため、例えば、道路のみを知りたい場合であっても、障害物により道路が隠れてしまい、道路の幅や、道路同士が繋がっているか否かの判断を難しくしている。
このように、空中写真から、必要とする地図情報を正確に図化する作業には、熟練技能が必要であった。
【０００９】
また、地表に存在するもの全てが撮影されており、例えば、地図のように目印や、目的地までの経路を書き込むスペースもない。例え書き込めたとしても、重ね書きとなって、大変見にくいものである。
本発明は、上空から撮影した写真画像に基づいて、所定の画像地図を簡単に作成でき、利用目的に応じた主題図として、その利用に必要な地図情報を選択して表示できる画像地図を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、上空から所定地域を撮影した写真画像情報と、上空から所定地域を撮影したカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する画像地図作成装置であって、前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した、当該所定地域について時間差を置いて撮影した第１及び第２のカラー写真画像を含む前記カラー写真画像情報と、当該所定地域について該時間差を置いて計測された第１及び第２の高さデータを含む前記高さ情報と、を記憶する記憶手段と、前記記憶手段から読み出された前記第１及び第２のカラー写真画像に基づいて、各々に写し出された画像領域をポリゴン化し、第１及び第２のポリゴン領域を作成し、該第１及び第２のポリゴン領域を比較して前記時間差による変化領域を抽出し、変化領域ポリゴンを作成し、前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するポリゴン化手段と、前記第１及び第２のポリゴン領域に係る前記第１及び第２の高さデータを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差による高さの変化を判断し、前記記憶手段から読み出した前記第１及び第２のカラー写真画像データを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーの変化を判断する制御手段と、前記制御手段による前記変化領域ポリゴンに係る前記高さの変化及び前記カラーの変化に係る判断に応じて、前記第１又は第２のポリゴン領域を削除する削除手段と、削除された当該第１又は第２のポリゴン領域について、当該第１又は第２のポリゴン領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理する補完手段と、を有するとした。
【００１１】
そして、前記制御手段は、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出し、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、前記第１及び第２のポリゴン領域が地表上の移動体を表していると判断し、或いは、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出せず、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、該変化領域ポリゴンが地表上の影を表していると判断するようにした。
【００１２】
また、本発明による、上空から所定地域を撮影した少なくとも近赤外スペクトルを含むカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する画像地図作成装置において、前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した前記カラー写真画像情報及び前記高さ情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段から読み出された前記カラー写真画像情報に基づいて、カラー写真画像に写し出された画像領域をポリゴン化して植生領域を作成し、該植生領域を前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するポリゴン化手段と、作成された前記植生領域に係る前記高さ情報を前記記憶手段から読み出し、該高さ情報に基づいて、該植生領域の高さを判断する制御手段と、前記制御手段により前記植生領域が地表植生であると判断されたとき、当該植生領域を削除する削除手段と、を備えた。
【００１３】
さらに、削除された前記植生領域の位置において、当該植生領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理する補完手段を有し、或いは、前記制御手段により前記植生領域が街路樹又は単独樹であると判断されたとき、削除された当該植生領域について、当該ポリゴン領域における頂点位置に記号を補完処理する補完手段を有するとした。
【００１４】
また、本発明による、上空から所定地域を撮影したカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する方法もいて、前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した、当該所定地域について時間差を置いて撮影した第１及び第２のカラー写真画像を含む前記カラー写真画像情報と、当該所定地域について該時間差を置いて計測された第１及び第２の高さデータを含む前記高さ情報と、を記憶手段に記憶するステップと、ポリゴン化手段が、前記記憶手段から読み出された前記第１及び第２のカラー写真画像に基づいて、各々に写し出された画像領域をポリゴン化し、第１及び第２のポリゴン領域を作成し、該第１及び第２のポリゴン領域を比較して前記時間差による変化領域を抽出し、変化領域ポリゴンを作成し、前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するステップと、制御手段が、第１及び第２のポリゴン領域に係る前記第１及び第２の高さデータを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差による高さの変化を判断し、前記記憶手段から読み出した前記第１及び第２のカラー写真画像データを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーの変化を判断するステップと、削除手段が、前記制御手段による前記変化領域ポリゴンに係る前記高さの変化及び前記カラーの変化に係る判断に応じて、前記第１又は第２のポリゴン領域を削除するステップと、補完手段が、削除された当該第１又は第２のポリゴン領域について、当該第１又は第２のポリゴン領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理するステップと、を有する。
【００１５】
さらに、本発明における画像地図作成方法において、前記制御手段は、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出し、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、前記第１及び第２のポリゴン領域が地表上の移動体を表していると判断し、或いは、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出せず、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、該変化領域ポリゴンが地表上の影を表していると判断するようにした。
【００１６】
また、本発明による、上空から所定地域を撮影した少なくとも近赤外スペクトルを含むカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する方法において、前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した前記カラー写真画像情報及び前記高さ情報を記憶手段に記憶するステップと、ポリゴン化手段が、前記記憶手段から読み出された前記カラー写真画像情報に基づいて、カラー写真画像に写し出された画像領域をポリゴン化して植生領域を作成し、該植生領域を前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するステップと、制御手段が、作成された前記植生領域に係る前記高さ情報を前記記憶手段から読み出し、該高さ情報に基づいて、該植生領域の高さを判断するステップと、前記制御手段により前記植生領域が地表植生であると判断されたとき、削除手段が、当該植生領域を削除するステップと、を有する。
【００１７】
そして、本発明による地図画像作成方法では、補完手段が、削除された前記植生領域の位置において、当該植生領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理するステップを有し、或いは、前記制御手段により前記植生領域が街路樹又は単独樹であると判断されたとき、削除された当該植生領域について、当該植生領域における頂点位置に記号を補完処理するステップを有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明による画像地図の作成に関する実施形態について、図を参照しながら説明する。
本実施形態では、上空から撮影した写真画像に基づいて、地物領域のうちの所定領域を該所定領域の周辺領域と整合するように補完することによって、所望の画像地図を簡単に作成でき、利用目的に応じた主題図として、その利用に必要な地図情報を選択して表示できる画像地図を提供することができるようにした。
【００２４】
その画像地図の作成から利用までを含む画像地図作成システムの概要について、図１に示した。
図１に示した画像地図作成システム例は、画像データ取得装置１、画像地図作成装置２、道路専有物管理装置３、緑地管理装置４から構成されている。
画像データ取得装置１は、画像地図を作成するために必要な写真画像を取得するものであり、測定手段１１、ディジタル記録手段１２を備えている。
【００２５】
測定手段１１は、上空から地物を撮影する機能と、撮影位置と共に、撮影範囲の地物の標高を測定する機能とを持っている。撮影機能のためには、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、及び近赤外による４バンドのスペクトル帯域で被写体の画像を写すことができるマルチバンドカメラや、マルチスペクトルセンサーを用いることができる。また、標高測定機能のためには、上空からパルスレーザーを発射し、その反射波から反射物の標高を求めるレーザースキャナーを用いることができる。
【００２６】
そして、測定手段１１は、航空機等に搭載されているものであり、地物に対して上空から撮影及び標高測定が行われる。航空機等の飛行高度は、画像地図の詳細度、測定手段１１の性能等に応じて適宜選択される。場合によっては、地球を周回する衛星に搭載されるものであってもよい。
さらに、測定手段１１には、ＧＰＳによる撮影及び測定時の位置情報を検出する機能を持たせておく。
【００２７】
ディジタル記録手段１２は、測定手段１１において撮影された写真の画像データをディジタル化し、撮影時の位置情報に対応付けて記録する。さらに、測定された標高データについても、測定時の位置情報より、標高測定された対象の標高が地表位置情報に関連付けて記録される。ディジタル記録手段１２は、測定手段１１とともに航空機等に搭載され、測定手段１１からの画像データ及び標高データを記録してもよいし、或いは、例えば、地上基地に設置され、測定手段１１から送信される各データを受信し、記録してもよい。
【００２８】
ディジタル記録手段１２は、記録した各データを画像地図作成装置２に供給する。この供給形態は、各データを格納した記録媒体であっても、或いは、オンラインでもよい。
次に、画像地図作成装置２は、画像データ取得装置１によって取得された画像データに基づき、写し出された画像領域のうちの所定領域について、この所定領域の周辺領域と整合するように補完し、又は、強調表示を施すことによって、所望の画像地図を作成するものであり、この装置２は、本実施形態の基本部分であって、この詳細については、後述する。
【００２９】
画像地図作成装置２で作成された画像地図は、用途に応じて、道路専有物管理装置３又は緑地管理装置４に供給される。
道路専有物管理装置３では、例えば、上下水道、ガス管、電話線、電力線等について、道路の専有物の管理を行っており、管理装置３には、配置図作成部３１、表示部３２、操作部３３が備えられている。配置図作成部３１は、画像地図作成装置２から供給され、表示部３２に表示された画像地図に、道路専有物に係る図形情報を関連付けて、道路専有物配置図を作成する。
【００３０】
また、緑地管理装置４では、例えば、緑地を管理するため、植生図を作成しており、管理装置４には、植生図作成部４１、表示部４２、操作部４３が備えられている。植生図作成部４１は、画像地図作成装置２から供給され、表示部４２に表示された画像地図に、例えば、緑地に係る植生分布情報を関連付けて、植生図を作成する。
【００３１】
なお、図１では、画像地図作成装置２で作成された画像地図を、道路専有物管理装置３又は緑地管理装置４において利用することを示したが、これらは例示であり、この画像地図の利用は、これらに限られるものではない。例えば、画像地図作成装置２において、作成する主題図の利用目的に応じ、必要な又は不要な地図情報を特定する条件を選択することによって、必要情報を抽出した所望の画像地図を作成できるため、住宅管理、施設管理、河川湖沼管理、鉄道路線管理等にも利用することができる。
【００３２】
以上のような画像地図作成システムにおける画像地図作成装置２の具体的な構成について説明する。画像地図作成装置２のブロック構成を、図２に示した。
画像地図作成装置２は、記憶部２０２を有する制御手段２０１、入力手段２０３、正射投影手段２０４、ポリゴン化手段２０５、表示手段２０６、操作手段２０７、削除手段２０８、強調手段２０９、補完手段２１０、そして出力手段２１１から構成されている。
【００３３】
入力手段２０３は、画像地図作成装置２で画像地図を作成するための画像データ及び標高データから得られる高さデータを取り込むものである。
ここで、標高とは平均海面からの高さをいうが、測定手段１１においては、測定値の取り扱いの利便性から、測定物の高さ情報は標高データとして取得される。画像地図作成において、高さ情報は標高データのまま取り扱ってもよいが、例えば、地表面からの高さとして扱った方が理解しやすい場合も有り得る。要するに、基準を何処に置くのが、主題とする画像地図の作成において扱いやすいかであるから、表記の煩雑さを避けるために、以降においては高さデータとして説明を行う。
【００３４】
画像及び高さの各データが記録媒体に格納されている場合には、その記録媒体からデータを読み込む読取部を備えている。また、各データがオンラインで送信される場合には、入力インターフェース部を備えている。
制御手段２０１は、操作手段２０７から入力される指示に従って、各手段を制御し、そして、入力手段２０３から取り込まれた各データによる画像及び高さ情報を記憶部２０２に記憶し、又は記憶された各データを読み出し、画像地図作成処理のために各手段に供給する。さらに、記憶部２０２には、各手段で処理された画像処理情報も記憶することができる。
【００３５】
正射投影手段２０４は、撮影画面において、土地や地物の比高によって生じる写真画像の位置ずれを補正するものであり、この補正により地図と同様に等距離、等積性の担保された画像が得られる。ここで、正射投影を正しく行うためには、撮影画面内の土地や地物の比高が分からなければならないが、測定手段１１で地物の標高が取得できていれば、これをそのまま利用すれば良い。或いは、過去に同一地域が測量されている等で、別途利用できる比高情報があればこれを利用しても良い。
【００３６】
この正射投影手段２０４によって正射投影された画像データが、記憶部２０２に記憶される。
ポリゴン化手段２０５、削除手段２０８、強調手段２０９及び補完手段２１０は、取り込まれた写真画像に基づいて、地物領域のうちの所定領域を削除し、削除された所定領域について、その周辺領域と整合するように補完し、又は強調表示をすることによって、所望の画像地図を作成する処理を行う。この処理については、以下に詳述する。
【００３７】
出力手段２１１は、作成された画像地図情報をオンラインで道路専有物管理装置３又は緑地管理装置４に情報提供する。或いは、記録媒体に記憶し、この記録媒体を、これらの管理装置に提供することもできる。また、作成された画像地図情報をプリントアウトするようにしてもよい。出力手段２１１に、インターネットを介した情報通信機能を備えておき、外部から画像地図作成装置２にアクセスし、所望の画像地図を取得することもできる。
【００３８】
次に、所望の画像地図を作成する処理について、図３に示したフローチャートと、図４乃至図９に示した画像の表示例を参照しながら説明する。
ここでは、ある地域における道路専有物を管理するため、当該地域における写真画像から、必要とする画像情報は残し、不要な画像情報を削除するとともに、道路専有物に係る図形情報を重ね合わせることができる画像地図を作成する場合を例にしている。
【００３９】
この場合の必要な画像情報には、道路専有物、例えば、水道管の施設状況管理を行うものであれば、水道管が埋設されている道路、水道管が引き込まれている建物、その敷地等が含まれる。また、不要な画像情報には、建物や樹木等の高さのある地物からの影、人、車等の移動体、そして、道路専有物の管理に関係ない地物がある。
【００４０】
通常、上空からの地表撮影は、日射のあるときに行われるため、影が存在し、この影が、画像地図を煩雑なものにしている。また、道路上には、人や車両が写されているので、道路上に、水道管の埋設状況を画像地図に記入する場合、複雑にし、見にくくしている。駐車場に写っている駐車車両も同様である。
図１に示されるような道路専有物管理装置３において道路専有物の管理、例えば、水道管の管理を行う場合には、画像地図作成装置２は、道路、建物、敷地等の状況が明確に特化された画像地図を作成する必要がある。
【００４１】
図３では、測定手段１１が、マルチスペクトルセンサーとレーザースキャナーを有している場合を示している。
測定手段１１のマルチスペクトルセンサーで取得された４バンドの画像データは、ディジタル記録手段１２でディジタル化されて記録され、そして、記憶部２０２に取りこまれている。ここで、道路、建物、敷地等の状況が明確に特化された画像地図を作成するために、所望の地域Ｘの画像に該当する画像データのうちＲＧＢカラーデータを取得する（ステップＳ１）。この取得したＲＧＢカラーデータに基づいて、その画像に写し出されている画像領域の境界を抽出し、ポリゴン化手段２０５によって、その領域のポリゴンを作成する。
【００４２】
このポリゴン化された地域Ｘの画像Ｘ１を、表示手段２０６の表示例として図４に示す。この画像Ｘ１では、正射投影手段２０４により正射投影処理が行われている。同図中において、領域Ａは、建物を、領域Ｂ１乃至Ｂ７は、植物が植えられている植込み、畑、樹木、森林等を、領域Ｃ１及びＣ２は、走行中又は駐車中の車両を、そして、領域Ｄ１乃至Ｄ４は、道路端に設置されている電柱をそれぞれ表わしている。さらに、領域ａ1は、領域Ａの建物の、領域ｂ４1は、領域Ｂ４の樹木の、そして、領域ｄ１1乃至ｄ４1は、領域Ｄ１乃至Ｄ４の電柱の影をそれぞれ表わしている。しかし、ここでは、説明の都合上、各領域に対する地物が何かを特定しているが、図４の画像Ｘ１には、地域Ｘを上空から撮影したときの在りのままが現れており、この段階では、各領域が何であるかは特定できない。
【００４３】
画像Ｘ１の画像データを取得すると同時に、測定手段１１のレーザースキャナーで測定された地域Ｘに該当する標高データから得られる高さデータも取得しておく（ステップＳ２）。
この表示された画像Ｘ１におけるポリゴン化された領域を見ただけでは、どれが必要な領域で、どれが不要な領域であるのか判断できない。そこで、道路、建物、敷地等を特定するのに不要な情報は、影や車両等の移動体であり、影や車両等の移動体は時間によってその位置が変化することに着目すると、画像Ｘ１と、同じ撮影地域Ｘに対し異なる時間に撮影した画像とを比較することにより、画像Ｘ１における各領域のうち、どれが影や車両等の移動体であるのかを決定することができる。
【００４４】
制御手段２０１は、地域Ｘに対して異なる時間に撮影されたＲＧＢカラーデータを取得し（ステップＳ１）、ポリゴン化手段２０５で、画像Ｘ１と同様に、写し出されている各領域についてポリゴンを作成する。この異なる時間は、画像Ｘ１の取得時に近くても、また、季節単位のように長期間であってもよく、その時間の長さは、画像地図の利用目的に応じて適宜決められる。必要なことは、画像Ｘ１に含まれる不要な情報を取り除くために必要な変化が現れていればよい。
【００４５】
画像Ｘ１と同様に、このポリゴン化された地域Ｘの画像Ｘ２を、表示手段２０６の表示例として図５に示す。図５の画像Ｘ２において、図４の画像Ｘ１に現れている領域と同じ領域に対しては同じ符号を付してある。
画像Ｘ２において、領域Ａの建物の影を、領域ａ2で、領域Ｂの樹木の影を、領域ｂ４2で、さらに、領域Ｄ１乃至Ｄ４の電柱の影ｄ１2乃至ｄ４2で表わしている。また、領域Ｃ３乃至Ｃ７は、車両を表わしている。
【００４６】
画像Ｘ１と同様に、画像Ｘ２の画像データを取得すると同時に、測定手段１１のレーザースキャナーで測定された地域Ｘに該当する標高データから得られる高さデータも取得しておく（ステップＳ２）。
ここで、制御手段２０１は、画像Ｘ１と画像Ｘ２とを比較し、画像Ｘ１における領域が、時間差でどのように変化したかを判断し、画像Ｘ１の領域における時間単位の変化分を抽出する（ステップＳ３）。その抽出した結果を示す画像Ｘ３を、表示手段２０６での表示例として、図６に示した。
【００４７】
画像Ｘ３においては、画像Ｘ１の領域が時間単位で変化した変化領域を、太線によるａx、ｂ４x、ｄ１x乃至ｄ４x、そしてＣ１y及びＣ２yで表わした。
画像Ｘ１と画像Ｘ２を比較することにより、時間差をおいても変化領域を含んでいない領域は、地表上に固定的に存在する地物に対応しているとみなすことができるので、その変化領域を含んでいる領域は、影又は移動体に対応しているとみなすことができる。
【００４８】
ここで、単に時間的に変化した領域を含む領域を除去することで所望の主題図が得られる場合には、該変化領域を含む領域を削除するだけで良い。例えば、画像Ｘ１において、画像Ｘ３に示された変化領域ａx及びｂ４xを含む領域ａ１及びｂ４1を削除し、或いは、変化領域ｄ１x乃至ｄ４x、そしてＣ１y及びＣ２yを削除することによって、樹木の領域Ｂ４、電柱の領域Ｄ１乃至Ｄ４は取り残されるが、図７の画像Ｘ４に近い画像地図を作成することができる。
【００４９】
変化領域を含む領域が、例えば、影であるか、車両等の移動体であるか、さらには、道路工事が行われているのか、建物の建築や取壊しが行われたのかも判断したい場合がある。この様な場合には、ステップＳ２で取得した高さデータがその判断に利用される。
そこで、その変化領域に係る高さデータが、画像Ｘ１と画像Ｘ２とで変化しているかどうかを判断する（ステップＳ４）。その高さデータが変化している場合には、画像Ｘ１で現れた当該領域は、移動体であると判断でき、また、変化していなければ、画像Ｘ１で現れた当該領域は、影である可能性が高いとすることができる。
【００５０】
制御手段２０１は、記憶部２０２に記憶された高さデータの中から、画像Ｘ１と画像Ｘ２とにおける変化領域に対応する高さデータを読み出し、各変化領域について、それらの高さデータを比較する。
例えば、変化領域ａxについて見ると、ここでの高さデータに変化が無かったとする。これは、ステップＳ４において当該変化領域に係る高さデータを比較した結果、その高さデータに変化がない場合（Ｎ）にあたり、この場合には、変化領域ａxに係るＲＧＢカラーデータに、画像Ｘ１と画像Ｘ２とで変化しているかどうかが判断される（ステップＳ５）。
【００５１】
ただ、ステップＳ５において、変化領域に係るＲＧＢカラーデータが変化しない場合（Ｎ）もあり得るが、これは、何らかの原因で誤差が発生したことにより、ポリゴン化されたものと判断し、この場合には、削除手段２０８により当該変化領域を削除し、画像Ｘ１での当該変化領域を含む領域に変化はなかったとして処理する（ステップＳ７）。
【００５２】
変化領域ａxに関して、画像Ｘ２における当該領域は、領域Ａの建物が建っている敷地のＲＧＢカラーデータ値を示しているはずであるので、ＲＧＢカラーデータ値に変化があることになり（Ｙ）、高さデータに変化もないことから、変化領域ａxを含む画像Ｘ１の領域ａ1は、影である可能性が高い。
しかし、例えば、画像Ｘ１の取得時には道路工事が行われていたが、画像Ｘ２の取得時にはそれが終わっていたような場合等には、画像Ｘ２では、この工事範囲はポリゴン化されず、変化領域に係るＲＧＢカラーデータ値には変化が起こり得る。そのため、ＲＧＢカラーデータ値に変化があることだけでは、それが影であるとは断定できない。
【００５３】
そこで、当該変化領域に係るＲＧＢカラー特性の変化が強弱のみであるかどうかを判断する（ステップＳ６）。影に該当する場合には、ＲＧＢカラー特性における強弱にのみ変化が現れる筈である。当該変化領域に係るＲＧＢカラー特性の強弱のみに変化がある場合には（Ｙ）、その領域は、影に該当すると判断し、当該変化領域を含む領域ａ1に対して、削除手段２０８で暗い方のＲＧＢカラーデータを削除し、補完手段２１０により明るい方のＲＧＢカラーデータを採用して補完する（ステップＳ８）。これにより、画像Ｘ１における影に対応する領域ａ1は取り除かれ、影が無い状態に修正される。
【００５４】
また、変化領域ｂ４x、ｄ１x乃至ｄ４xについても、変化領域ａxと同様にして、画像Ｘ１の取得時に写された影であると判断でき、影が無い状態に修正される。このとき、変化領域ｄ１x乃至ｄ４xは領域Ｄ１乃至Ｄ４から延びていることから、これらは電柱と判断し、水道管管理とは関係ないので、画像Ｘ１から領域Ｄ１乃至Ｄ４を削除し、周辺領域である道路に係るＲＧＢカラーデータを挿入補完する。さらに、もし必要ならば、補完部分に電柱の存在を示す記号を挿入してもよい。
【００５５】
一方、ステップＳ６において、ＲＧＢカラー特性の変化が強弱のみでない場合（Ｎ）、影でなく、他の要因、例えば、道路工事による現場であると判断できる。道路工事現場の個所は、道路専有物の管理に関係ない地物であるから、削除手段２０８により当該変化領域に係るＲＧＢカラーデータを削除する。そして、補完手段２１０により、データ削除された領域に、その周辺の領域に係るＲＧＢカラーデータ値を挿入補完する（ステップＳ９）。
【００５６】
この様にして、各変化領域に係る標高データ及びＲＧＢカラーデータの変化から、各領域が影であるかどうか、それとも道路工事等によるものかどうかを識別できる。これにより、画像Ｘ１に現れている地物に対応する領域のうち、不要な領域を削除できると共に、その跡の部分を、その周辺の領域と整合させることができる。
【００５７】
次に、画像Ｘ１における移動体の処理について説明する。
ステップＳ４において、制御手段２０１は、図６に示された各変化領域に係る高さデータを、画像Ｘ１と画像Ｘ２とについて記憶部２０２から読み出し、それらを比較して変化があるかどうかを判断する。ここで、画像Ｘ１に現れた領域が移動体によるものであれば、画像Ｘ２に現れた領域との高さデータ値を比較したとき、少なくとも、抽出できた各変化領域に係る高さデータ値は変化する筈である。これにより、各領域に対する移動体処理の対象とすることができる。
【００５８】
ステップＳ４において、各変化領域、例えば、画像Ｘ３における変化領域Ｃ１y及びＣ２yに係る高さデータ値が変化している場合（Ｙ）、その変化領域に係るＲＧＢカラーデータ値に変化があるかどうかを判断する（ステップＳ１０）。これは、道路上を走行する車両である場合、或いは、駐車していた車両が移動した場合等では、移動した跡の部分では、地面に係るＲＧＢカラーデータとなる筈である。
【００５９】
当該変化領域に係るＲＧＢカラーデータ値に変化がない場合には（Ｎ）、何らかの原因で、写し出された画像を間違ってポリゴン化した領域であるか、或いは、高さデータ測定に誤差がある等と判断できるので、当該変化領域を含む領域に変化なかったものとして処理する。
一方、ステップＳ１０において、例えば、画像Ｘ３の変化領域Ｃ１y及びＣ２yのように、ＲＧＢカラーデータに変化がある場合（Ｙ）、当該変化領域Ｃ１y及びＣ２yを含む画像Ｘ１の領域Ｃ１及びＣ２は、移動体によるものであると認識できる（ステップＳ１１）。
【００６０】
ここで、移動体と判断された変化領域の形状が、小さな島状であるかどうか判断される（ステップＳ１２）。
例えば、画像Ｘ３の変化領域Ｃ１y及びＣ２yのように、道路上で島状に点在して分布しているならば（Ｙ）、画像Ｘ１の領域Ｃ１及びＣ２が道路上を走行する車両によるものと断定できる。 この場合には、車両の画像領域は不用であるので、ステップＳ９に進み、削除手段２０８により領域Ｃ１及びＣ２に係るＲＧＢカラーデータを削除する。そして、補完手段２１０により、データ削除された領域に、その周辺の領域、つまり道路に係るＲＧＢカラーデータ値を挿入補完する。こうして、画像Ｘ１における道路上から車両を取り除ける。
【００６１】
しかし、変化領域の形状によっては、車両のような移動体ではないこともあり得る。例えば、画像Ｘ２の取得時点で建物が新しく建設された、又は、取り壊されていたような場合には、当該部分が変化領域として抽出され、高さデータにおいても、ＲＧＢカラーデータにおいても移動体による領域と判断されることになる。しかし、道路専有物の管理において、例えば、水道管であれば、新築された建物に対しては管を敷設し、取り壊されたのであれば管を撤去するといった管理が必要になる。
【００６２】
そこで、ステップＳ１２において、当該変化領域が小さな島状でないならば（Ｎ）、当該変化領域を含む領域について必要な物体であるか不要な物体であるかをさらに判断する。例えば、新築建物であれば必要物体として、強調手段２０９により、画像Ｘ１に記号又は図形の付加を行い、取壊し建物であれば、削除手段２０８により当該領域に係るＲＧＢカラーデータを削除する。そして、その削除された部分に補完手段２１０により周辺の領域のＲＧＢカラーデータを挿入補完する（ステップＳ１３）。
【００６３】
ここで、当該変化領域を含む領域について必要か不要化の判断基準は、画像地図の目的とする主題によって当然変わり得る。
以上のようにして、画像Ｘ１及び画像Ｘ２をそれぞれポリゴン化して得た領域同士を比較し、画像Ｘ３の変化領域を抽出した。そして、この変化領域に基づいて、ＲＧＢカラーデータと高さデータとから画像Ｘ１における領域に対し不要な領域である影、工事中領域及び移動体を判断した。そこで、図７に示されるように、画像Ｘ１から不要な領域である影、工事中領域及び移動体を取り除き、例えば、道路専有物管理に必要な道路、建物、敷地等を選択的に特定した画像地図を作成することができた。
【００６４】
図７に示した画像Ｘ４の画像地図では、領域Ａ、Ｂ１〜Ｂ３、Ｂ５〜Ｂ７が選定され残されている。領域Ａは、建物に、領域Ｂ１〜Ｂ３及びＢ５〜Ｂ７は何らかの植生部を表わしている。
しかし、例えば、道路専有物を管理するとき、地図上での道路を明確にしたい場合があるが、画像Ｘ４による画像地図では、建物Ａの敷地と道路とが区別できない。或いは、画像地図の内容が煩雑で見にくいとき、道路だけを強調して表示したい場合がある。
【００６５】
そこで、図７の画像Ｘ４による画像地図に基づいて、操作手段２０７を操作してポリゴン化手段２０５により、道路に対応する領域Ｌと、建物Ａが建っている敷地に対応する領域Ｅとを生成する。画像Ｘ４では、領域Ｅと領域Ｌとの境界を破線で示している。
ここで、道路としての領域Ｌを特定することができたので、操作手段２０７で領域を指定し、削除手段２０８により、領域Ｌに係るＲＧＢカラーデータを削除し、そして、データ削除された領域Ｌに対し、強調手段２０９を用いて、操作手段２０７で指定した色に、該当するＲＧＢカラーデータを当て嵌め、特に、領域Ｌを白抜き状態に表示する。或いは、強調手段２０９により、操作手段２０７で指定された領域を直接に、道路を表す色のデータで塗潰す等の強調表示処理を行ってもよい。
【００６６】
同様にして、道路を強調表示し、或いは白抜き状態にした所望の画像地図が完成する。完成した画像地図は、画像地図作成装置２の出力手段２１１によって、道路専有物管理装置３に供給される。
道路専有物管理装置３には、図８に示されるように、例えば、水道管の埋設状況を表わす図形情報である画像Ｘ５が用意されている。配置図作成部３１では、供給された画像Ｘ４の画像地図上に、位置座標を参照して必要な図形情報を重ね合わせる。
【００６７】
そして、図９に示されるように、表示部３２に、所望の画像地図上に水道管の埋設配置図を作成し表示でき、地図情報と間連付けて水道管の埋設状況を容易に管理することができる。
以上のように、上空から撮影した写真画像に基づいて、必要とする地物情報を選定して特定することができるので、利用目的に合った所望の画像地図を簡単に作成できる。しかも、画像地図上に必要な図形情報を容易に重ね合わせることができるので、写真画像の利便性を向上することができる。
【００６８】
これまでは、マルチスペクトルセンサーで取得した画像データのうち、ＲＧＢカラーデータを利用した場合について説明した。次に、その画像データに含まれる近赤外線データを利用して地表の植生図を作成する例について、図１０のフローチャートと、図１１及び図１２の画像例を参照しながら説明する。
近赤外線データ及び標高データの取得は、図３に示したステップＳ１及びＳ２と同様である。ただ、図３のフローチャートによる画像地図の作成では、時間差を置いて取得した２枚の写真画像を必要としたが、地表の植生図を作成する場合には、近赤外線データ及び高さデータについては、上空から撮影したある地域の写真画像の一枚分が取得できればよい（ステップＳ２１、Ｓ２２）。これらのデータは、画像データ取得装置１から入力手段２０３を介して取り込まれ、記憶部２０２に記憶される。
【００６９】
画像地図作成装置２では、記憶部２０２に記憶された近赤外線データを読み出し、ポリゴン化手段２０５によって、予め設定された閾値に基づき近赤外線データの強度でポリゴン化し、植生領域を決定する（ステップＳ２３）。
画像地図の目的とする主題が緑地管理であるような場合、植生領域が、例えば、山林であるのか、田畑であるのか、公園の樹木か、街路樹か、単独樹か生垣かといった区分により管理しなければならない場合がある。特に、都市緑地にはこのような管理が要求される。
【００７０】
ここでは、ステップＳ２で取得した高さデータが利用できる場合を説明する。
図４の画像Ｘ１に示した場合を例にして、近赤外線データに基づいて決定した植生領域を、表示手段２０６に表示した画像Ｘ７として図１１に示した。図中において、領域Ｂ２乃至Ｂ７が植生を表わしている。
ここで、制御手段２０１は、記憶部２０２に記憶された領域Ｂ２乃至Ｂ７に係る高さデータを読み出し、当該領域における植生の高さを判断する（ステップＳ２４）。例えば、高さデータ値が、５ｍ以下かどうかで区別する。
【００７１】
当該領域に係る高さデータ値が、５ｍ以下である場合（Ｙ）、当該領域を、植込み、植木、畑等の地表植生として採用する（ステップＳ２５）。特に、当該領域が帯状に連続する場合に、生垣と判断することもできる。ここで、強調手段２０９により、当該領域を強調表示することもできるし、また、削除手段２０８によって当該領域に係る画像データを削除し、例えば、補完手段２１０により地表植生を示す色のデータを補完するようにしても良い。画像Ｘ７の例によれば、領域Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５及びＢ６をこの地表植生とすることができ、表示手段２０６に指定された色で表示される。
【００７２】
次いで、ステップＳ２４において、当該領域に係る高さデータ値が、５ｍ以下でない場合には（Ｎ）、当該領域における植生は、背丈のある街路樹又は単独樹や、山林である可能性が高いので、当該領域が画像Ｘ７中において広域に広がっているかどうかを所定の基準により判断する（ステップＳ２６）。
当該領域が広域に広がっていると判断される場合（Ｙ）、当該領域を山林として採用する（ステップＳ２７）。そして、地表植生として採用した場合と同様に、当該領域に対しても、強調手段２０９によって強調表示することもできるし、また、削除手段２０８によって当該領域に係る画像データを削除し、例えば、補完手段２１０により山林を示す色のデータを補完するようにしても良い。画像Ｘ７の例によれば、領域Ｂ７がこの山林とすることができ、表示手段２０６に指定された色で表示される。
【００７３】
ステップＳ２６において、当該領域が狭い範囲であると判断された場合には（Ｎ）、街路樹又は単独樹と認定する。このとき、植生管理するうえで、街路樹又は単独樹を必要としない場合には、削除手段２０８により当該領域に係る画像データを除去する（ステップＳ２８）。これにより、街路樹又は単独樹は、植生図から削除される。画像Ｘ７において、領域Ｂ４がこれに該当する。
【００７４】
しかし、街路樹又は単独樹を植生図からは削除したが、街路樹又は単独樹の存在だけは残しておきたい場合には、当該領域に係る高さデータ値の最大値を示す点を、その街路樹又は単独樹の頂点として採用し、その頂点位置に記号を付す（ステップＳ２９）。ここで、その各点の間隔は、例えば、３ｍ以上離れているものとする。ただ、各点が線状に連続する場合は、街路樹とすることができるので、街路樹であることを示す色の線を挿入補完してもよい。
【００７５】
次いで、ステップＳ２８において、当該領域に係る画像データを除去し、植生を削除したので、この削除した領域に対して、その周辺の画像を参照し、植生を補完すべきかどうか判断し処理する（ステップＳ３０）。
図１１の画像Ｘ７の例であれば、領域Ｂ４は、単独樹に対応しており、植生として削除される。しかし、領域Ｂ４が領域Ｂ３内に存在することから、単独樹の下にも、領域Ｂ３の地表植生が広がっているものと推測できる。そのため、除去された領域に対し、補完手段２１０により、当該領域の周辺の領域Ｂ３と整合する画像データを補完する。
【００７６】
この様にして、画像地図作成装置２において、上空から撮影した写真画像に基づいて、植生に関する所望の画像地図が作成され、出力手段２１１を介して緑地管理装置４に供給される。作成された画像地図の例を、図１２の画像Ｘ８として示した。
同図の画像Ｘ８においては、領域Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５及びＢ６は、地表植生を、斜線を施した領域Ｂ７は、山林を表わしている。そして、領域Ｂ３内にある記号点αは、単独樹があることを示している。
【００７７】
緑地管理装置４の植生図作成部４１は、供給された画像Ｘ８よりなる画像地図を表示部４２に表示すると共に、用意されていた植生情報を画像地図の位置座標に間連付けて重ね合わせる。これにより、写真画像を利用した植生図を簡単に作成することができ、緑地管理のための情報を容易に提供できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明による画像地図では、地図の使用用途に合わせて空中写真に写った必要のない情報を削除し、周辺領域の画素で補完するようにしたので、違和感がなく見易い地理的空間を表現することを実現できる。
本発明による画像地図作成装置及びその作成方法では、空中写真から地図を写す膨大な作業を軽減することが可能となる。
【００７９】
また、所定のポリゴンを塗潰すことにより、使用用途に合わせて対象物を目立たせ識別し易くできる。
さらに、ポリゴンの塗潰しの色を白色とすることにより、そのポリゴンが道路であれば、この画像地図を基に上下水道、ガス管、電話線、電力線等の道路に係る専有物の管理がし易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像地図の作成から利用までを含む画像地図作成システムの概略構成を示した図である。
【図２】画像地図作成装置のブロック構成を示す図である。
【図３】画像地図作成装置における影及び移動体に対する処理を説明するフローチャートである。
【図４】ある時間に撮影された空中写真から取得した画像の表示例を示す図である。
【図５】図４に示した場所について時間を置いて撮影した空中写真から取得した画像の表示例を示す図である。
【図６】図５に示した画像に基づき、図４の画像において時間差によって変化した部分を説明する図である。
【図７】図４の画像から、影及び移動体を削除し、所定のポリゴンを抽出した画像の表示例を示す図である。
【図８】道路専有物を表示した画像の例を示す図である。
【図９】図７の表示例による画像に、図８の道路専有物に関する画像を重ね合わせた状態を説明する図である。
【図１０】画像地図作成装置における植生領域に対する処理を説明するフローチャートである。
【図１１】図４に示した場所について、植生領域を抽出した状態を表す画像の例を示す図である。
【図１２】図１１の画像について、植生処理を適用した状態を表す画像の例を示す図である。
【符号の説明】
１…画像データ取得装置
１１…測定手段
１２…ディジタル記録手段
２…画像地図作成装置
２０１…制御手段
２０２…記憶部
２０３…入力手段
２０４…正射投影手段
２０５…ポリゴン化手段
２０６…表示手段
２０７…操作手段
２０８…削除手段
２０９…強調手段
２１０…補完手段
２１１…出力手段
３…道路専有物管理装置
３１…配置図作成部
３２、４２…表示部
３３、４３…操作部
４…緑地管理装置
４１…植生図作成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像地図作成装置及び作成方法に関し、特に、上空から撮影された写真画像に基づいて、所定領域に対して周辺領域に整合する補完処理を行うことによって所望の画像地図を作成することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ある地域の土地の起伏、市街地、田畑、建物、道路、鉄道等の地理状況を示すものとして、地図が作成されていた。また、航空機等にて上空からこれらの地理状況を写真として撮影した空中写真も利用されている。
地図は、その使用目的や表現される内容によって、一般図と主題図に大別される。
【０００３】
一般図とは、多目的に使用できるように、前述の地理状況を特定の内容に偏ることなく表現されている地図であり、国土地理院発行の１／２５，０００地形図、１／５０，０００地形図等がある。
主題図とは、一般図を基にしてある特定の主題を選び、その地域的特徴が判り易いように作成された地図であり、これについても、国土地理院発行の１／２５，０００土地利用図、１／２５，０００土地条件図等がある。また、航海用の目的で作成される海図、道路地図、住宅地図等も主題図に含まれる。
【０００４】
一般に、航空写真から地図を作成するには、空中写真測量といわれる作業を行い、撮影された地域の空間モデルを作成する。そして、この空間モデル及び航空写真から得られる地理状況を示す情報を、さらに見易くするために、土地の起伏を等高線で表し、市街地、田畑、建物等の土地利用形態をシンボルマークで図化し、道路、鉄道等、その他の地理状況を簡略化して、正確に線図として写すことにより作成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、地理状況を示す情報を正確に線図として写す工程は、透写機、プロッター等を利用して写している。この作業は、地図の縮尺によっても異なるが、熟練した者でも１週間に３０ｃｍ四方程度しか描けない程、手間のかかる作業である。さらに、地図を作成した後に、別の者が空中写真と比較してチェックを行っている。
【０００６】
地図は、利用用途、目的に合わせた図化が行われており、一目で状況認識が可能となるように工夫されている。例えば、道路地図において、高速道路、国道、県道等の違いを、シンボルマーク、色分け等によって一目で認識できる。
しかし、地図を作成するには膨大な作業量を要し、完成させるには、かなりの人手と時間が必要であった。そのため、地図作成に時間がかかると、実際において建物、橋等の建設、道路、鉄道等の工事が行われることによって変化し、完成した地図の内容が現状の地理状況と異なるものとなってしまう。
【０００７】
このように、地図を作成するには、膨大な作業量や時間が必要であった。
また、ディジタル地図の分野においては、地図の基となる空中写真を地図代わりに背景画像として利用することも多い。
空中写真は撮影時点の地理状況を忠実に写しており、建物の形状、色彩等によって周辺状況と区別し易く、地物の認識が容易である。特に、住宅地図程度の縮尺ではこれが顕著である。
【０００８】
しかし、人、自動車、街路樹、建物の影等のように必要のない情報が、撮影時の有りのままに、かつ煩雑に写っている。そのため、例えば、道路のみを知りたい場合であっても、障害物により道路が隠れてしまい、道路の幅や、道路同士が繋がっているか否かの判断を難しくしている。
このように、空中写真から、必要とする地図情報を正確に図化する作業には、熟練技能が必要であった。
【０００９】
また、地表に存在するもの全てが撮影されており、例えば、地図のように目印や、目的地までの経路を書き込むスペースもない。例え書き込めたとしても、重ね書きとなって、大変見にくいものである。
本発明は、上空から撮影した写真画像に基づいて、所定の画像地図を簡単に作成でき、利用目的に応じた主題図として、その利用に必要な地図情報を選択して表示できる画像地図を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、上空から所定地域を撮影した写真画像情報と、上空から所定地域を撮影したカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する画像地図作成装置であって、前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した、当該所定地域について時間差を置いて撮影した第１及び第２のカラー写真画像を含む前記カラー写真画像情報と、当該所定地域について該時間差を置いて計測された第１及び第２の高さデータを含む前記高さ情報と、を記憶する記憶手段と、前記記憶手段から読み出された前記第１及び第２のカラー写真画像に基づいて、各々に写し出された画像領域をポリゴン化し、第１及び第２のポリゴン領域を作成し、該第１及び第２のポリゴン領域を比較して前記時間差による変化領域を抽出し、変化領域ポリゴンを作成し、前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するポリゴン化手段と、前記第１及び第２のポリゴン領域に係る前記第１及び第２の高さデータを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差による高さの変化を判断し、前記記憶手段から読み出した前記第１及び第２のカラー写真画像データを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーの変化を判断する制御手段と、前記制御手段による前記変化領域ポリゴンに係る前記高さの変化及び前記カラーの変化に係る判断に応じて、前記第１又は第２のポリゴン領域を削除する削除手段と、削除された当該第１又は第２のポリゴン領域について、当該第１又は第２のポリゴン領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理する補完手段と、を有するとした。
【００１１】
そして、前記制御手段は、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出し、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、前記第１及び第２のポリゴン領域が地表上の移動体を表していると判断し、或いは、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出せず、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、該変化領域ポリゴンが地表上の影を表していると判断するようにした。
【００１２】
また、本発明による、上空から所定地域を撮影した少なくとも近赤外スペクトルを含むカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する画像地図作成装置において、前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した前記カラー写真画像情報及び前記高さ情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段から読み出された前記カラー写真画像情報に基づいて、カラー写真画像に写し出された画像領域をポリゴン化して植生領域を作成し、該植生領域を前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するポリゴン化手段と、作成された前記植生領域に係る前記高さ情報を前記記憶手段から読み出し、該高さ情報に基づいて、該植生領域の高さを判断する制御手段と、前記制御手段により前記植生領域が地表植生であると判断されたとき、当該植生領域を削除する削除手段と、を備えた。
【００１３】
さらに、削除された前記植生領域の位置において、当該植生領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理する補完手段を有し、或いは、前記制御手段により前記植生領域が街路樹又は単独樹であると判断されたとき、削除された当該植生領域について、当該ポリゴン領域における頂点位置に記号を補完処理する補完手段を有するとした。
【００１４】
また、本発明による、上空から所定地域を撮影したカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する方法もいて、前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した、当該所定地域について時間差を置いて撮影した第１及び第２のカラー写真画像を含む前記カラー写真画像情報と、当該所定地域について該時間差を置いて計測された第１及び第２の高さデータを含む前記高さ情報と、を記憶手段に記憶するステップと、ポリゴン化手段が、前記記憶手段から読み出された前記第１及び第２のカラー写真画像に基づいて、各々に写し出された画像領域をポリゴン化し、第１及び第２のポリゴン領域を作成し、該第１及び第２のポリゴン領域を比較して前記時間差による変化領域を抽出し、変化領域ポリゴンを作成し、前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するステップと、制御手段が、第１及び第２のポリゴン領域に係る前記第１及び第２の高さデータを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差による高さの変化を判断し、前記記憶手段から読み出した前記第１及び第２のカラー写真画像データを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーの変化を判断するステップと、削除手段が、前記制御手段による前記変化領域ポリゴンに係る前記高さの変化及び前記カラーの変化に係る判断に応じて、前記第１又は第２のポリゴン領域を削除するステップと、補完手段が、削除された当該第１又は第２のポリゴン領域について、当該第１又は第２のポリゴン領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理するステップと、を有する。
【００１５】
さらに、本発明における画像地図作成方法において、前記制御手段は、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出し、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、前記第１及び第２のポリゴン領域が地表上の移動体を表していると判断し、或いは、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出せず、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、該変化領域ポリゴンが地表上の影を表していると判断するようにした。
【００１６】
また、本発明による、上空から所定地域を撮影した少なくとも近赤外スペクトルを含むカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する方法において、前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した前記カラー写真画像情報及び前記高さ情報を記憶手段に記憶するステップと、ポリゴン化手段が、前記記憶手段から読み出された前記カラー写真画像情報に基づいて、カラー写真画像に写し出された画像領域をポリゴン化して植生領域を作成し、該植生領域を前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するステップと、制御手段が、作成された前記植生領域に係る前記高さ情報を前記記憶手段から読み出し、該高さ情報に基づいて、該植生領域の高さを判断するステップと、前記制御手段により前記植生領域が地表植生であると判断されたとき、削除手段が、当該植生領域を削除するステップと、を有する。
【００１７】
そして、本発明による地図画像作成方法では、補完手段が、削除された前記植生領域の位置において、当該植生領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理するステップを有し、或いは、前記制御手段により前記植生領域が街路樹又は単独樹であると判断されたとき、削除された当該植生領域について、当該植生領域における頂点位置に記号を補完処理するステップを有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明による画像地図の作成に関する実施形態について、図を参照しながら説明する。
本実施形態では、上空から撮影した写真画像に基づいて、地物領域のうちの所定領域を該所定領域の周辺領域と整合するように補完することによって、所望の画像地図を簡単に作成でき、利用目的に応じた主題図として、その利用に必要な地図情報を選択して表示できる画像地図を提供することができるようにした。
【００２４】
その画像地図の作成から利用までを含む画像地図作成システムの概要について、図１に示した。
図１に示した画像地図作成システム例は、画像データ取得装置１、画像地図作成装置２、道路専有物管理装置３、緑地管理装置４から構成されている。
画像データ取得装置１は、画像地図を作成するために必要な写真画像を取得するものであり、測定手段１１、ディジタル記録手段１２を備えている。
【００２５】
測定手段１１は、上空から地物を撮影する機能と、撮影位置と共に、撮影範囲の地物の標高を測定する機能とを持っている。撮影機能のためには、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、及び近赤外による４バンドのスペクトル帯域で被写体の画像を写すことができるマルチバンドカメラや、マルチスペクトルセンサーを用いることができる。また、標高測定機能のためには、上空からパルスレーザーを発射し、その反射波から反射物の標高を求めるレーザースキャナーを用いることができる。
【００２６】
そして、測定手段１１は、航空機等に搭載されているものであり、地物に対して上空から撮影及び標高測定が行われる。航空機等の飛行高度は、画像地図の詳細度、測定手段１１の性能等に応じて適宜選択される。場合によっては、地球を周回する衛星に搭載されるものであってもよい。
さらに、測定手段１１には、ＧＰＳによる撮影及び測定時の位置情報を検出する機能を持たせておく。
【００２７】
ディジタル記録手段１２は、測定手段１１において撮影された写真の画像データをディジタル化し、撮影時の位置情報に対応付けて記録する。さらに、測定された標高データについても、測定時の位置情報より、標高測定された対象の標高が地表位置情報に関連付けて記録される。ディジタル記録手段１２は、測定手段１１とともに航空機等に搭載され、測定手段１１からの画像データ及び標高データを記録してもよいし、或いは、例えば、地上基地に設置され、測定手段１１から送信される各データを受信し、記録してもよい。
【００２８】
ディジタル記録手段１２は、記録した各データを画像地図作成装置２に供給する。この供給形態は、各データを格納した記録媒体であっても、或いは、オンラインでもよい。
次に、画像地図作成装置２は、画像データ取得装置１によって取得された画像データに基づき、写し出された画像領域のうちの所定領域について、この所定領域の周辺領域と整合するように補完し、又は、強調表示を施すことによって、所望の画像地図を作成するものであり、この装置２は、本実施形態の基本部分であって、この詳細については、後述する。
【００２９】
画像地図作成装置２で作成された画像地図は、用途に応じて、道路専有物管理装置３又は緑地管理装置４に供給される。
道路専有物管理装置３では、例えば、上下水道、ガス管、電話線、電力線等について、道路の専有物の管理を行っており、管理装置３には、配置図作成部３１、表示部３２、操作部３３が備えられている。配置図作成部３１は、画像地図作成装置２から供給され、表示部３２に表示された画像地図に、道路専有物に係る図形情報を関連付けて、道路専有物配置図を作成する。
【００３０】
また、緑地管理装置４では、例えば、緑地を管理するため、植生図を作成しており、管理装置４には、植生図作成部４１、表示部４２、操作部４３が備えられている。植生図作成部４１は、画像地図作成装置２から供給され、表示部４２に表示された画像地図に、例えば、緑地に係る植生分布情報を関連付けて、植生図を作成する。
【００３１】
なお、図１では、画像地図作成装置２で作成された画像地図を、道路専有物管理装置３又は緑地管理装置４において利用することを示したが、これらは例示であり、この画像地図の利用は、これらに限られるものではない。例えば、画像地図作成装置２において、作成する主題図の利用目的に応じ、必要な又は不要な地図情報を特定する条件を選択することによって、必要情報を抽出した所望の画像地図を作成できるため、住宅管理、施設管理、河川湖沼管理、鉄道路線管理等にも利用することができる。
【００３２】
以上のような画像地図作成システムにおける画像地図作成装置２の具体的な構成について説明する。画像地図作成装置２のブロック構成を、図２に示した。
画像地図作成装置２は、記憶部２０２を有する制御手段２０１、入力手段２０３、正射投影手段２０４、ポリゴン化手段２０５、表示手段２０６、操作手段２０７、削除手段２０８、強調手段２０９、補完手段２１０、そして出力手段２１１から構成されている。
【００３３】
入力手段２０３は、画像地図作成装置２で画像地図を作成するための画像データ及び標高データから得られる高さデータを取り込むものである。
ここで、標高とは平均海面からの高さをいうが、測定手段１１においては、測定値の取り扱いの利便性から、測定物の高さ情報は標高データとして取得される。画像地図作成において、高さ情報は標高データのまま取り扱ってもよいが、例えば、地表面からの高さとして扱った方が理解しやすい場合も有り得る。要するに、基準を何処に置くのが、主題とする画像地図の作成において扱いやすいかであるから、表記の煩雑さを避けるために、以降においては高さデータとして説明を行う。
【００３４】
画像及び高さの各データが記録媒体に格納されている場合には、その記録媒体からデータを読み込む読取部を備えている。また、各データがオンラインで送信される場合には、入力インターフェース部を備えている。
制御手段２０１は、操作手段２０７から入力される指示に従って、各手段を制御し、そして、入力手段２０３から取り込まれた各データによる画像及び高さ情報を記憶部２０２に記憶し、又は記憶された各データを読み出し、画像地図作成処理のために各手段に供給する。さらに、記憶部２０２には、各手段で処理された画像処理情報も記憶することができる。
【００３５】
正射投影手段２０４は、撮影画面において、土地や地物の比高によって生じる写真画像の位置ずれを補正するものであり、この補正により地図と同様に等距離、等積性の担保された画像が得られる。ここで、正射投影を正しく行うためには、撮影画面内の土地や地物の比高が分からなければならないが、測定手段１１で地物の標高が取得できていれば、これをそのまま利用すれば良い。或いは、過去に同一地域が測量されている等で、別途利用できる比高情報があればこれを利用しても良い。
【００３６】
この正射投影手段２０４によって正射投影された画像データが、記憶部２０２に記憶される。
ポリゴン化手段２０５、削除手段２０８、強調手段２０９及び補完手段２１０は、取り込まれた写真画像に基づいて、地物領域のうちの所定領域を削除し、削除された所定領域について、その周辺領域と整合するように補完し、又は強調表示をすることによって、所望の画像地図を作成する処理を行う。この処理については、以下に詳述する。
【００３７】
出力手段２１１は、作成された画像地図情報をオンラインで道路専有物管理装置３又は緑地管理装置４に情報提供する。或いは、記録媒体に記憶し、この記録媒体を、これらの管理装置に提供することもできる。また、作成された画像地図情報をプリントアウトするようにしてもよい。出力手段２１１に、インターネットを介した情報通信機能を備えておき、外部から画像地図作成装置２にアクセスし、所望の画像地図を取得することもできる。
【００３８】
次に、所望の画像地図を作成する処理について、図３に示したフローチャートと、図４乃至図９に示した画像の表示例を参照しながら説明する。
ここでは、ある地域における道路専有物を管理するため、当該地域における写真画像から、必要とする画像情報は残し、不要な画像情報を削除するとともに、道路専有物に係る図形情報を重ね合わせることができる画像地図を作成する場合を例にしている。
【００３９】
この場合の必要な画像情報には、道路専有物、例えば、水道管の施設状況管理を行うものであれば、水道管が埋設されている道路、水道管が引き込まれている建物、その敷地等が含まれる。また、不要な画像情報には、建物や樹木等の高さのある地物からの影、人、車等の移動体、そして、道路専有物の管理に関係ない地物がある。
【００４０】
通常、上空からの地表撮影は、日射のあるときに行われるため、影が存在し、この影が、画像地図を煩雑なものにしている。また、道路上には、人や車両が写されているので、道路上に、水道管の埋設状況を画像地図に記入する場合、複雑にし、見にくくしている。駐車場に写っている駐車車両も同様である。
図１に示されるような道路専有物管理装置３において道路専有物の管理、例えば、水道管の管理を行う場合には、画像地図作成装置２は、道路、建物、敷地等の状況が明確に特化された画像地図を作成する必要がある。
【００４１】
図３では、測定手段１１が、マルチスペクトルセンサーとレーザースキャナーを有している場合を示している。
測定手段１１のマルチスペクトルセンサーで取得された４バンドの画像データは、ディジタル記録手段１２でディジタル化されて記録され、そして、記憶部２０２に取りこまれている。ここで、道路、建物、敷地等の状況が明確に特化された画像地図を作成するために、所望の地域Ｘの画像に該当する画像データのうちＲＧＢカラーデータを取得する（ステップＳ１）。この取得したＲＧＢカラーデータに基づいて、その画像に写し出されている画像領域の境界を抽出し、ポリゴン化手段２０５によって、その領域のポリゴンを作成する。
【００４２】
このポリゴン化された地域Ｘの画像Ｘ１を、表示手段２０６の表示例として図４に示す。この画像Ｘ１では、正射投影手段２０４により正射投影処理が行われている。同図中において、領域Ａは、建物を、領域Ｂ１乃至Ｂ７は、植物が植えられている植込み、畑、樹木、森林等を、領域Ｃ１及びＣ２は、走行中又は駐車中の車両を、そして、領域Ｄ１乃至Ｄ４は、道路端に設置されている電柱をそれぞれ表わしている。さらに、領域ａ1は、領域Ａの建物の、領域ｂ４1は、領域Ｂ４の樹木の、そして、領域ｄ１1乃至ｄ４1は、領域Ｄ１乃至Ｄ４の電柱の影をそれぞれ表わしている。しかし、ここでは、説明の都合上、各領域に対する地物が何かを特定しているが、図４の画像Ｘ１には、地域Ｘを上空から撮影したときの在りのままが現れており、この段階では、各領域が何であるかは特定できない。
【００４３】
画像Ｘ１の画像データを取得すると同時に、測定手段１１のレーザースキャナーで測定された地域Ｘに該当する標高データから得られる高さデータも取得しておく（ステップＳ２）。
この表示された画像Ｘ１におけるポリゴン化された領域を見ただけでは、どれが必要な領域で、どれが不要な領域であるのか判断できない。そこで、道路、建物、敷地等を特定するのに不要な情報は、影や車両等の移動体であり、影や車両等の移動体は時間によってその位置が変化することに着目すると、画像Ｘ１と、同じ撮影地域Ｘに対し異なる時間に撮影した画像とを比較することにより、画像Ｘ１における各領域のうち、どれが影や車両等の移動体であるのかを決定することができる。
【００４４】
制御手段２０１は、地域Ｘに対して異なる時間に撮影されたＲＧＢカラーデータを取得し（ステップＳ１）、ポリゴン化手段２０５で、画像Ｘ１と同様に、写し出されている各領域についてポリゴンを作成する。この異なる時間は、画像Ｘ１の取得時に近くても、また、季節単位のように長期間であってもよく、その時間の長さは、画像地図の利用目的に応じて適宜決められる。必要なことは、画像Ｘ１に含まれる不要な情報を取り除くために必要な変化が現れていればよい。
【００４５】
画像Ｘ１と同様に、このポリゴン化された地域Ｘの画像Ｘ２を、表示手段２０６の表示例として図５に示す。図５の画像Ｘ２において、図４の画像Ｘ１に現れている領域と同じ領域に対しては同じ符号を付してある。
画像Ｘ２において、領域Ａの建物の影を、領域ａ2で、領域Ｂの樹木の影を、領域ｂ４2で、さらに、領域Ｄ１乃至Ｄ４の電柱の影ｄ１2乃至ｄ４2で表わしている。また、領域Ｃ３乃至Ｃ７は、車両を表わしている。
【００４６】
画像Ｘ１と同様に、画像Ｘ２の画像データを取得すると同時に、測定手段１１のレーザースキャナーで測定された地域Ｘに該当する標高データから得られる高さデータも取得しておく（ステップＳ２）。
ここで、制御手段２０１は、画像Ｘ１と画像Ｘ２とを比較し、画像Ｘ１における領域が、時間差でどのように変化したかを判断し、画像Ｘ１の領域における時間単位の変化分を抽出する（ステップＳ３）。その抽出した結果を示す画像Ｘ３を、表示手段２０６での表示例として、図６に示した。
【００４７】
画像Ｘ３においては、画像Ｘ１の領域が時間単位で変化した変化領域を、太線によるａx、ｂ４x、ｄ１x乃至ｄ４x、そしてＣ１y及びＣ２yで表わした。
画像Ｘ１と画像Ｘ２を比較することにより、時間差をおいても変化領域を含んでいない領域は、地表上に固定的に存在する地物に対応しているとみなすことができるので、その変化領域を含んでいる領域は、影又は移動体に対応しているとみなすことができる。
【００４８】
ここで、単に時間的に変化した領域を含む領域を除去することで所望の主題図が得られる場合には、該変化領域を含む領域を削除するだけで良い。例えば、画像Ｘ１において、画像Ｘ３に示された変化領域ａx及びｂ４xを含む領域ａ１及びｂ４1を削除し、或いは、変化領域ｄ１x乃至ｄ４x、そしてＣ１y及びＣ２yを削除することによって、樹木の領域Ｂ４、電柱の領域Ｄ１乃至Ｄ４は取り残されるが、図７の画像Ｘ４に近い画像地図を作成することができる。
【００４９】
変化領域を含む領域が、例えば、影であるか、車両等の移動体であるか、さらには、道路工事が行われているのか、建物の建築や取壊しが行われたのかも判断したい場合がある。この様な場合には、ステップＳ２で取得した高さデータがその判断に利用される。
そこで、その変化領域に係る高さデータが、画像Ｘ１と画像Ｘ２とで変化しているかどうかを判断する（ステップＳ４）。その高さデータが変化している場合には、画像Ｘ１で現れた当該領域は、移動体であると判断でき、また、変化していなければ、画像Ｘ１で現れた当該領域は、影である可能性が高いとすることができる。
【００５０】
制御手段２０１は、記憶部２０２に記憶された高さデータの中から、画像Ｘ１と画像Ｘ２とにおける変化領域に対応する高さデータを読み出し、各変化領域について、それらの高さデータを比較する。
例えば、変化領域ａxについて見ると、ここでの高さデータに変化が無かったとする。これは、ステップＳ４において当該変化領域に係る高さデータを比較した結果、その高さデータに変化がない場合（Ｎ）にあたり、この場合には、変化領域ａxに係るＲＧＢカラーデータに、画像Ｘ１と画像Ｘ２とで変化しているかどうかが判断される（ステップＳ５）。
【００５１】
ただ、ステップＳ５において、変化領域に係るＲＧＢカラーデータが変化しない場合（Ｎ）もあり得るが、これは、何らかの原因で誤差が発生したことにより、ポリゴン化されたものと判断し、この場合には、削除手段２０８により当該変化領域を削除し、画像Ｘ１での当該変化領域を含む領域に変化はなかったとして処理する（ステップＳ７）。
【００５２】
変化領域ａxに関して、画像Ｘ２における当該領域は、領域Ａの建物が建っている敷地のＲＧＢカラーデータ値を示しているはずであるので、ＲＧＢカラーデータ値に変化があることになり（Ｙ）、高さデータに変化もないことから、変化領域ａxを含む画像Ｘ１の領域ａ1は、影である可能性が高い。
しかし、例えば、画像Ｘ１の取得時には道路工事が行われていたが、画像Ｘ２の取得時にはそれが終わっていたような場合等には、画像Ｘ２では、この工事範囲はポリゴン化されず、変化領域に係るＲＧＢカラーデータ値には変化が起こり得る。そのため、ＲＧＢカラーデータ値に変化があることだけでは、それが影であるとは断定できない。
【００５３】
そこで、当該変化領域に係るＲＧＢカラー特性の変化が強弱のみであるかどうかを判断する（ステップＳ６）。影に該当する場合には、ＲＧＢカラー特性における強弱にのみ変化が現れる筈である。当該変化領域に係るＲＧＢカラー特性の強弱のみに変化がある場合には（Ｙ）、その領域は、影に該当すると判断し、当該変化領域を含む領域ａ1に対して、削除手段２０８で暗い方のＲＧＢカラーデータを削除し、補完手段２１０により明るい方のＲＧＢカラーデータを採用して補完する（ステップＳ８）。これにより、画像Ｘ１における影に対応する領域ａ1は取り除かれ、影が無い状態に修正される。
【００５４】
また、変化領域ｂ４x、ｄ１x乃至ｄ４xについても、変化領域ａxと同様にして、画像Ｘ１の取得時に写された影であると判断でき、影が無い状態に修正される。このとき、変化領域ｄ１x乃至ｄ４xは領域Ｄ１乃至Ｄ４から延びていることから、これらは電柱と判断し、水道管管理とは関係ないので、画像Ｘ１から領域Ｄ１乃至Ｄ４を削除し、周辺領域である道路に係るＲＧＢカラーデータを挿入補完する。さらに、もし必要ならば、補完部分に電柱の存在を示す記号を挿入してもよい。
【００５５】
一方、ステップＳ６において、ＲＧＢカラー特性の変化が強弱のみでない場合（Ｎ）、影でなく、他の要因、例えば、道路工事による現場であると判断できる。道路工事現場の個所は、道路専有物の管理に関係ない地物であるから、削除手段２０８により当該変化領域に係るＲＧＢカラーデータを削除する。そして、補完手段２１０により、データ削除された領域に、その周辺の領域に係るＲＧＢカラーデータ値を挿入補完する（ステップＳ９）。
【００５６】
この様にして、各変化領域に係る標高データ及びＲＧＢカラーデータの変化から、各領域が影であるかどうか、それとも道路工事等によるものかどうかを識別できる。これにより、画像Ｘ１に現れている地物に対応する領域のうち、不要な領域を削除できると共に、その跡の部分を、その周辺の領域と整合させることができる。
【００５７】
次に、画像Ｘ１における移動体の処理について説明する。
ステップＳ４において、制御手段２０１は、図６に示された各変化領域に係る高さデータを、画像Ｘ１と画像Ｘ２とについて記憶部２０２から読み出し、それらを比較して変化があるかどうかを判断する。ここで、画像Ｘ１に現れた領域が移動体によるものであれば、画像Ｘ２に現れた領域との高さデータ値を比較したとき、少なくとも、抽出できた各変化領域に係る高さデータ値は変化する筈である。これにより、各領域に対する移動体処理の対象とすることができる。
【００５８】
ステップＳ４において、各変化領域、例えば、画像Ｘ３における変化領域Ｃ１y及びＣ２yに係る高さデータ値が変化している場合（Ｙ）、その変化領域に係るＲＧＢカラーデータ値に変化があるかどうかを判断する（ステップＳ１０）。これは、道路上を走行する車両である場合、或いは、駐車していた車両が移動した場合等では、移動した跡の部分では、地面に係るＲＧＢカラーデータとなる筈である。
【００５９】
当該変化領域に係るＲＧＢカラーデータ値に変化がない場合には（Ｎ）、何らかの原因で、写し出された画像を間違ってポリゴン化した領域であるか、或いは、高さデータ測定に誤差がある等と判断できるので、当該変化領域を含む領域に変化なかったものとして処理する。
一方、ステップＳ１０において、例えば、画像Ｘ３の変化領域Ｃ１y及びＣ２yのように、ＲＧＢカラーデータに変化がある場合（Ｙ）、当該変化領域Ｃ１y及びＣ２yを含む画像Ｘ１の領域Ｃ１及びＣ２は、移動体によるものであると認識できる（ステップＳ１１）。
【００６０】
ここで、移動体と判断された変化領域の形状が、小さな島状であるかどうか判断される（ステップＳ１２）。
例えば、画像Ｘ３の変化領域Ｃ１y及びＣ２yのように、道路上で島状に点在して分布しているならば（Ｙ）、画像Ｘ１の領域Ｃ１及びＣ２が道路上を走行する車両によるものと断定できる。 この場合には、車両の画像領域は不用であるので、ステップＳ９に進み、削除手段２０８により領域Ｃ１及びＣ２に係るＲＧＢカラーデータを削除する。そして、補完手段２１０により、データ削除された領域に、その周辺の領域、つまり道路に係るＲＧＢカラーデータ値を挿入補完する。こうして、画像Ｘ１における道路上から車両を取り除ける。
【００６１】
しかし、変化領域の形状によっては、車両のような移動体ではないこともあり得る。例えば、画像Ｘ２の取得時点で建物が新しく建設された、又は、取り壊されていたような場合には、当該部分が変化領域として抽出され、高さデータにおいても、ＲＧＢカラーデータにおいても移動体による領域と判断されることになる。しかし、道路専有物の管理において、例えば、水道管であれば、新築された建物に対しては管を敷設し、取り壊されたのであれば管を撤去するといった管理が必要になる。
【００６２】
そこで、ステップＳ１２において、当該変化領域が小さな島状でないならば（Ｎ）、当該変化領域を含む領域について必要な物体であるか不要な物体であるかをさらに判断する。例えば、新築建物であれば必要物体として、強調手段２０９により、画像Ｘ１に記号又は図形の付加を行い、取壊し建物であれば、削除手段２０８により当該領域に係るＲＧＢカラーデータを削除する。そして、その削除された部分に補完手段２１０により周辺の領域のＲＧＢカラーデータを挿入補完する（ステップＳ１３）。
【００６３】
ここで、当該変化領域を含む領域について必要か不要化の判断基準は、画像地図の目的とする主題によって当然変わり得る。
以上のようにして、画像Ｘ１及び画像Ｘ２をそれぞれポリゴン化して得た領域同士を比較し、画像Ｘ３の変化領域を抽出した。そして、この変化領域に基づいて、ＲＧＢカラーデータと高さデータとから画像Ｘ１における領域に対し不要な領域である影、工事中領域及び移動体を判断した。そこで、図７に示されるように、画像Ｘ１から不要な領域である影、工事中領域及び移動体を取り除き、例えば、道路専有物管理に必要な道路、建物、敷地等を選択的に特定した画像地図を作成することができた。
【００６４】
図７に示した画像Ｘ４の画像地図では、領域Ａ、Ｂ１〜Ｂ３、Ｂ５〜Ｂ７が選定され残されている。領域Ａは、建物に、領域Ｂ１〜Ｂ３及びＢ５〜Ｂ７は何らかの植生部を表わしている。
しかし、例えば、道路専有物を管理するとき、地図上での道路を明確にしたい場合があるが、画像Ｘ４による画像地図では、建物Ａの敷地と道路とが区別できない。或いは、画像地図の内容が煩雑で見にくいとき、道路だけを強調して表示したい場合がある。
【００６５】
そこで、図７の画像Ｘ４による画像地図に基づいて、操作手段２０７を操作してポリゴン化手段２０５により、道路に対応する領域Ｌと、建物Ａが建っている敷地に対応する領域Ｅとを生成する。画像Ｘ４では、領域Ｅと領域Ｌとの境界を破線で示している。
ここで、道路としての領域Ｌを特定することができたので、操作手段２０７で領域を指定し、削除手段２０８により、領域Ｌに係るＲＧＢカラーデータを削除し、そして、データ削除された領域Ｌに対し、強調手段２０９を用いて、操作手段２０７で指定した色に、該当するＲＧＢカラーデータを当て嵌め、特に、領域Ｌを白抜き状態に表示する。或いは、強調手段２０９により、操作手段２０７で指定された領域を直接に、道路を表す色のデータで塗潰す等の強調表示処理を行ってもよい。
【００６６】
同様にして、道路を強調表示し、或いは白抜き状態にした所望の画像地図が完成する。完成した画像地図は、画像地図作成装置２の出力手段２１１によって、道路専有物管理装置３に供給される。
道路専有物管理装置３には、図８に示されるように、例えば、水道管の埋設状況を表わす図形情報である画像Ｘ５が用意されている。配置図作成部３１では、供給された画像Ｘ４の画像地図上に、位置座標を参照して必要な図形情報を重ね合わせる。
【００６７】
そして、図９に示されるように、表示部３２に、所望の画像地図上に水道管の埋設配置図を作成し表示でき、地図情報と間連付けて水道管の埋設状況を容易に管理することができる。
以上のように、上空から撮影した写真画像に基づいて、必要とする地物情報を選定して特定することができるので、利用目的に合った所望の画像地図を簡単に作成できる。しかも、画像地図上に必要な図形情報を容易に重ね合わせることができるので、写真画像の利便性を向上することができる。
【００６８】
これまでは、マルチスペクトルセンサーで取得した画像データのうち、ＲＧＢカラーデータを利用した場合について説明した。次に、その画像データに含まれる近赤外線データを利用して地表の植生図を作成する例について、図１０のフローチャートと、図１１及び図１２の画像例を参照しながら説明する。
近赤外線データ及び標高データの取得は、図３に示したステップＳ１及びＳ２と同様である。ただ、図３のフローチャートによる画像地図の作成では、時間差を置いて取得した２枚の写真画像を必要としたが、地表の植生図を作成する場合には、近赤外線データ及び高さデータについては、上空から撮影したある地域の写真画像の一枚分が取得できればよい（ステップＳ２１、Ｓ２２）。これらのデータは、画像データ取得装置１から入力手段２０３を介して取り込まれ、記憶部２０２に記憶される。
【００６９】
画像地図作成装置２では、記憶部２０２に記憶された近赤外線データを読み出し、ポリゴン化手段２０５によって、予め設定された閾値に基づき近赤外線データの強度でポリゴン化し、植生領域を決定する（ステップＳ２３）。
画像地図の目的とする主題が緑地管理であるような場合、植生領域が、例えば、山林であるのか、田畑であるのか、公園の樹木か、街路樹か、単独樹か生垣かといった区分により管理しなければならない場合がある。特に、都市緑地にはこのような管理が要求される。
【００７０】
ここでは、ステップＳ２で取得した高さデータが利用できる場合を説明する。
図４の画像Ｘ１に示した場合を例にして、近赤外線データに基づいて決定した植生領域を、表示手段２０６に表示した画像Ｘ７として図１１に示した。図中において、領域Ｂ２乃至Ｂ７が植生を表わしている。
ここで、制御手段２０１は、記憶部２０２に記憶された領域Ｂ２乃至Ｂ７に係る高さデータを読み出し、当該領域における植生の高さを判断する（ステップＳ２４）。例えば、高さデータ値が、５ｍ以下かどうかで区別する。
【００７１】
当該領域に係る高さデータ値が、５ｍ以下である場合（Ｙ）、当該領域を、植込み、植木、畑等の地表植生として採用する（ステップＳ２５）。特に、当該領域が帯状に連続する場合に、生垣と判断することもできる。ここで、強調手段２０９により、当該領域を強調表示することもできるし、また、削除手段２０８によって当該領域に係る画像データを削除し、例えば、補完手段２１０により地表植生を示す色のデータを補完するようにしても良い。画像Ｘ７の例によれば、領域Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５及びＢ６をこの地表植生とすることができ、表示手段２０６に指定された色で表示される。
【００７２】
次いで、ステップＳ２４において、当該領域に係る高さデータ値が、５ｍ以下でない場合には（Ｎ）、当該領域における植生は、背丈のある街路樹又は単独樹や、山林である可能性が高いので、当該領域が画像Ｘ７中において広域に広がっているかどうかを所定の基準により判断する（ステップＳ２６）。
当該領域が広域に広がっていると判断される場合（Ｙ）、当該領域を山林として採用する（ステップＳ２７）。そして、地表植生として採用した場合と同様に、当該領域に対しても、強調手段２０９によって強調表示することもできるし、また、削除手段２０８によって当該領域に係る画像データを削除し、例えば、補完手段２１０により山林を示す色のデータを補完するようにしても良い。画像Ｘ７の例によれば、領域Ｂ７がこの山林とすることができ、表示手段２０６に指定された色で表示される。
【００７３】
ステップＳ２６において、当該領域が狭い範囲であると判断された場合には（Ｎ）、街路樹又は単独樹と認定する。このとき、植生管理するうえで、街路樹又は単独樹を必要としない場合には、削除手段２０８により当該領域に係る画像データを除去する（ステップＳ２８）。これにより、街路樹又は単独樹は、植生図から削除される。画像Ｘ７において、領域Ｂ４がこれに該当する。
【００７４】
しかし、街路樹又は単独樹を植生図からは削除したが、街路樹又は単独樹の存在だけは残しておきたい場合には、当該領域に係る高さデータ値の最大値を示す点を、その街路樹又は単独樹の頂点として採用し、その頂点位置に記号を付す（ステップＳ２９）。ここで、その各点の間隔は、例えば、３ｍ以上離れているものとする。ただ、各点が線状に連続する場合は、街路樹とすることができるので、街路樹であることを示す色の線を挿入補完してもよい。
【００７５】
次いで、ステップＳ２８において、当該領域に係る画像データを除去し、植生を削除したので、この削除した領域に対して、その周辺の画像を参照し、植生を補完すべきかどうか判断し処理する（ステップＳ３０）。
図１１の画像Ｘ７の例であれば、領域Ｂ４は、単独樹に対応しており、植生として削除される。しかし、領域Ｂ４が領域Ｂ３内に存在することから、単独樹の下にも、領域Ｂ３の地表植生が広がっているものと推測できる。そのため、除去された領域に対し、補完手段２１０により、当該領域の周辺の領域Ｂ３と整合する画像データを補完する。
【００７６】
この様にして、画像地図作成装置２において、上空から撮影した写真画像に基づいて、植生に関する所望の画像地図が作成され、出力手段２１１を介して緑地管理装置４に供給される。作成された画像地図の例を、図１２の画像Ｘ８として示した。
同図の画像Ｘ８においては、領域Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５及びＢ６は、地表植生を、斜線を施した領域Ｂ７は、山林を表わしている。そして、領域Ｂ３内にある記号点αは、単独樹があることを示している。
【００７７】
緑地管理装置４の植生図作成部４１は、供給された画像Ｘ８よりなる画像地図を表示部４２に表示すると共に、用意されていた植生情報を画像地図の位置座標に間連付けて重ね合わせる。これにより、写真画像を利用した植生図を簡単に作成することができ、緑地管理のための情報を容易に提供できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明による画像地図では、地図の使用用途に合わせて空中写真に写った必要のない情報を削除し、周辺領域の画素で補完するようにしたので、違和感がなく見易い地理的空間を表現することを実現できる。
本発明による画像地図作成装置及びその作成方法では、空中写真から地図を写す膨大な作業を軽減することが可能となる。
【００７９】
また、所定のポリゴンを塗潰すことにより、使用用途に合わせて対象物を目立たせ識別し易くできる。
さらに、ポリゴンの塗潰しの色を白色とすることにより、そのポリゴンが道路であれば、この画像地図を基に上下水道、ガス管、電話線、電力線等の道路に係る専有物の管理がし易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像地図の作成から利用までを含む画像地図作成システムの概略構成を示した図である。
【図２】画像地図作成装置のブロック構成を示す図である。
【図３】画像地図作成装置における影及び移動体に対する処理を説明するフローチャートである。
【図４】ある時間に撮影された空中写真から取得した画像の表示例を示す図である。
【図５】図４に示した場所について時間を置いて撮影した空中写真から取得した画像の表示例を示す図である。
【図６】図５に示した画像に基づき、図４の画像において時間差によって変化した部分を説明する図である。
【図７】図４の画像から、影及び移動体を削除し、所定のポリゴンを抽出した画像の表示例を示す図である。
【図８】道路専有物を表示した画像の例を示す図である。
【図９】図７の表示例による画像に、図８の道路専有物に関する画像を重ね合わせた状態を説明する図である。
【図１０】画像地図作成装置における植生領域に対する処理を説明するフローチャートである。
【図１１】図４に示した場所について、植生領域を抽出した状態を表す画像の例を示す図である。
【図１２】図１１の画像について、植生処理を適用した状態を表す画像の例を示す図である。
【符号の説明】
１…画像データ取得装置
１１…測定手段
１２…ディジタル記録手段
２…画像地図作成装置
２０１…制御手段
２０２…記憶部
２０３…入力手段
２０４…正射投影手段
２０５…ポリゴン化手段
２０６…表示手段
２０７…操作手段
２０８…削除手段
２０９…強調手段
２１０…補完手段
２１１…出力手段
３…道路専有物管理装置
３１…配置図作成部
３２、４２…表示部
３３、４３…操作部
４…緑地管理装置
４１…植生図作成部
Claims (12)
- 上空から所定地域を撮影したカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する画像地図作成装置であって、
前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した、当該所定地域について時間差を置いて撮影した第１及び第２のカラー写真画像を含む前記カラー写真画像情報と、当該所定地域について該時間差を置いて計測された第１及び第２の高さデータを含む前記高さ情報と、を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出された前記第１及び第２のカラー写真画像に基づいて、各々に写し出された画像領域をポリゴン化し、第１及び第２のポリゴン領域を作成し、該第１及び第２のポリゴン領域を比較して前記時間差による変化領域を抽出し、変化領域ポリゴンを作成し、前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するポリゴン化手段と、
前記第１及び第２のポリゴン領域に係る前記第１及び第２の高さデータを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差による高さの変化を判断し、前記記憶手段から読み出した前記第１及び第２のカラー写真画像データを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーの変化を判断する制御手段と、
前記制御手段による前記変化領域ポリゴンに係る前記高さの変化及び前記カラーの変化に係る判断に応じて、前記第１又は第２のポリゴン領域を削除する削除手段と、
削除された当該第１又は第２のポリゴン領域について、当該第１又は第２のポリゴン領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理する補完手段と、
を有する画像地図作成装置。 - 前記制御手段は、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出し、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、前記第１及び第２のポリゴン領域が地表上の移動体を表していると判断する請求項１に記載の画像地図作成装置。
- 前記制御手段は、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出せず、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、該変化領域ポリゴンが地表上の影を表していると判断する請求項１に記載の画像地図作成装置。
- 上空から所定地域を撮影した少なくとも近赤外スペクトルを含むカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報に基づいて画像地図を作成する画像地図作成装置であって、
前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した前記カラー写真画像情報及び前記高さ情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出された前記カラー写真画像情報に基づいて、カラー写真画像に写し出された画像領域をポリゴン化して植生領域を作成し、該植生領域を前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するポリゴン化手段と、
作成された前記植生領域に係る前記高さ情報を前記記憶手段から読み出し、該高さ情報に基づいて、該植生領域の高さを判断する制御手段と、
前記制御手段により前記植生領域が地表植生であると判断されたとき、当該植生領域を削除する削除手段と、
を有する画像地図作成装置。 - 削除された前記植生領域の位置において、当該植生領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理する補完手段を有する請求項４に記載の画像地図作成装置。
- 前記制御手段により前記植生領域が街路樹又は単独樹であると判断されたとき、削除された当該植生領域について、当該植生領域における頂点位置に記号を補完処理する補完手段を有する請求項４に記載の画像地図作成装置。
- 上空から所定地域を撮影したカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する方法であって、
前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した、当該所定地域について時間差を置いて撮影した第１及び第２のカラー写真画像を含む前記カラー写真画像情報と、当該所定地域について該時間差を置いて計測された第１及び第２の高さデータを含む前記高さ情報と、を記憶手段に記憶するステップと、
ポリゴン化手段が、前記記憶手段から読み出された前記第１及び第２のカラー写真画像に基づいて、各々に写し出された画像領域をポリゴン化し、第１及び第２のポリゴン領域を作成し、該第１及び第２のポリゴン領域を比較して前記時間差による変化領域を抽出し、変化領域ポリゴンを作成し、前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するステップと、
制御手段が、第１及び第２のポリゴン領域に係る前記第１及び第２の高さデータを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差による高さの変化を判断し、前記記憶手段から読み出した前記第１及び第２のカラー写真画像データを比較して前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーの変化を判断するステップと、
削除手段が、前記制御手段による前記変化領域ポリゴンに係る前記高さの変化及び前記カラーの変化に係る判断に応じて、前記第１又は第２のポリゴン領域を削除するステップと、
補完手段が、削除された当該第１又は第２のポリゴン領域について、当該第１又は第２のポリゴン領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理するステップと、
を有する画像地図作成方法。 - 前記制御手段は、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出し、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、前記第１及び第２のポリゴン領域が地表上の移動体を表していると判断する請求項７に記載の画像地図作成方法。
- 前記制御手段は、前記変化領域ポリゴンに係る前記時間差による高さに変化があることを検出せず、且つ、前記変化領域ポリゴンにおける前記時間差によるカラーに変化があることを検出したとき、該変化領域ポリゴンが地表上の影を表していると判断する請求項７に記載の画像地図作成方法。
- 上空から所定地域を撮影した少なくとも近赤外スペクトルを含むカラー写真画像情報と、上空から計測された前記所定地域の高さ情報とに基づいて画像地図を作成する方法であって、
前記所定地域に係る位置情報と関連付けられて取得した前記カラー写真画像情報及び前記高さ情報を記憶手段に記憶するステップと、
ポリゴン化手段が、前記記憶手段から読み出された前記カラー写真画像情報に基づいて、カラー写真画像に写し出された画像領域をポリゴン化して植生領域を作成し、該植生領域を前記位置情報に関連付けて前記記憶手段に記憶するステップと、
制御手段が、作成された前記植生領域に係る前記高さ情報を前記記憶手段から読み出し、該高さ情報に基づいて、該植生領域の高さを判断するステップと、
前記制御手段により前記植生領域が地表植生であると判断されたとき、削除手段が、当該植生領域を削除するステップと、
を有する画像地図作成方法。 - 補完手段が、削除された前記植生領域の位置において、当該植生領域の周辺領域と整合する画像データを補完処理するステップを有する請求項１０に記載の画像地図作成方法。
- 補完手段が、前記制御手段により前記植生領域が街路樹又は単独樹であると判断されたとき、削除された当該植生領域について、当該植生領域における頂点位置に記号を補完処理するステップを有する請求項１０に記載の画像地図作成方法。
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