JP4719753B2 - 異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法及びその装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施形態について説明し、次に、本発明の実施形態を具体的に実現するための数学的原理などについて説明し、最後に、本発明の実施形態による実験結果について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量装置の構成図である。本明細書において、「異種センサ統合モデリング」とは、フレームカメラとラインカメラのように互いに異なるセンサによって獲得した映像において重畳領域に対する統一した三角測量技法であると定義することができる。
図3(a),(b)は、フレームカメラのイメージセンサの構造図とラインカメラのイメージセンサの構造図で、図3(a)が、フレームカメラのイメージセンサの構造図で、図3(b)がラインカメラのイメージセンサの構造図である。
三角測量の正確性は、関連するデータセットを制御情報によって規定される基準フレームに関連付ける共通プリミティブ(primitives)をいかに正確に識別するかによる。ここで、共通プリミティブとは、2つの映像の重畳領域の地上基準フィーチャーとそれに対応する映像基準フィーチャーのことをいう。従来の写真測量学的な三角測量は地上基準点、すなわち点(point)プリミティブに基づく。しかし、写真測量データが対象空間の連続的で規則的なスキャニングから得られる一方、LiDARデータは非連続的で不規則なフットプリント(footprint)で構成されている。よって、このような写真測量データとLiDARデータの特性を考慮すれば、LiDARフットプリントをイメージの対応点に関連付けるのはほぼ不可能である。したがって、点プリミティブはLiDARデータに適しておらず、前述したように、線(line)プリミティブと面(surface)プリミティブが各々基準線と基準面としてLiDARデータと写真測量データを関連付けるのに適切である。
4.1.線形プリミティブの活用
対象空間の両端点で表されるLiDAR線と、イメージ空間の一連の中間点で表される写真測量学的ラインを互いに関連付ける数学的な制限条件について説明する。
対象空間で一群の点で表されるLiDARパッチと、イメージ空間で3個の点で表れる写真測量パッチを関連付ける数学的制限条件について説明する。例えば、2個の点セット、すなわち写真測量セットSPH={A,B,C}及びLiDARセットSL={(XP,YP,ZP)、P=1〜n}(図8)で表される面パッチ(surface patch)を考慮する。
本実験では、GPS受信機が取り付けられたデジタルフレームカメラ、衛星基盤ラインカメラ、そしてLiDARシステムを利用した。本実験は次のことを研究した。
110 入力部
120 中央処理装置
130 内部メモリ
140 外部格納装置
150 出力部
200 フィーチャー設定部
200a 地上基準点
200b 地上基準線
200c 地上基準面
300 空間位置測量部
300a 航空映像
300b 衛星映像
400 オルソフォト生成部
400a DEM
400b DSM
400c DBM
500 地形情報データ格納部
500a 実測データ
500b 数値地図データ
500c LiDARデータ
Claims (14)
- (a)地上オブジェクトに対する空間位置情報を含む地形情報データから、前記地上オブジェクトの空間位置を決めるのに用いられる地上オブジェクトを表す地上基準フィーチャーを抽出するステップと、
(b)カメラパラメータの一部または全部が互いに異なるカメラによって獲得した空間映像において、該空間映像が、フレームカメラによって獲得した航空映像及びラインカメラによって獲得した衛星映像からなり、前記抽出した地上基準フィーチャーに対応する映像基準フィーチャーを特定するステップと、
(c)前記空間映像の重畳領域に対し、前記地上基準フィーチャー及び前記映像基準フィーチャー間の幾何学的関係から制限条件式を確立するステップと、
(d)前記制限条件式から前記空間映像の各々に対する外部標定パラメータを計算し、前記外部標定パラメータを前記空間映像に適用して前記地上オブジェクトに対する空間位置を決めるステップと
を含むことを特徴とする異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法。 - 前記地上基準フィーチャーは線形状の地上オブジェクトを表す地上基準線または面形状の地上オブジェクトを表す地上基準面であり、前記映像基準フィーチャーは前記地上基準線または地上基準面に各々対応する映像基準線または映像基準面であることを特徴とする請求項1に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法。
- 前記地上基準フィーチャーが前記地上基準線である場合に前記ステップ(c)は、前記地上基準線の両端点、前記空間映像の投影中心、及び前記映像基準線に沿って存在する中間点が共通の面に存在するという幾何学的関係から前記制限条件式を確立することを特徴とする請求項2に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法。
- 前記地上基準フィーチャーが前記地上基準面である場合に前記ステップ(c)は、前記地上基準面に含まれている点と前記映像基準面との間の法線距離が0であるという幾何学的関係から前記制限条件式を確立することを特徴とする請求項2に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法。
- 前記地上基準フィーチャー及び前記映像基準フィーチャーは、点形状の地上オブジェクトを表す地上基準点及び前記地上基準点に対応する映像基準点を各々さらに含み、前記ステップ(c)は、前記空間映像の投影中心、前記映像基準点、及び前記地上基準点が同一線上に存在するという幾何学的関係から誘導した共線条件式を前記制限条件式としてさらに確立することを特徴とする請求項2に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法。
- 前記地形情報データはLiDARデータを含み、前記ステップ(a)は前記LiDARデータから前記地上基準フィーチャーを抽出することを特徴とする請求項2に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法。
- 前記ステップ(d)は、前記空間映像をブロックで構成するステップと、前記ブロック内の空間映像に対するバンドル調整により、前記外部標定パラメータと前記地上オブジェクトの空間位置を同時に決めるステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法。
- (e)複数の地形標高モデルのうちの1つ以上の地形標高モデルによる正射補正を通じて前記空間映像に対するオルソフォトを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法。
- 前記地形標高モデルはLiDARシステムによって作成したDEM、DSM、及びDBMを含み、前記DEMは地表面の高度を表す地形標高モデルであり、前記DSMは建物を除いて地表面上に存在する構造物の高さを表す地形標高モデルであり、前記DBMは地表面上に存在する建物の高さを表す地形標高モデルであることを特徴とする請求項8に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量方法。
- 地上オブジェクトに対する空間位置情報を含む地形情報データから、前記地上オブジェクトの空間位置を決めるのに用いられる線形状の地上オブジェクトまたは面形状の地上オブジェクトを各々表す地上基準線または地上基準面を抽出し、フレームカメラによって獲得した航空映像とラインカメラによって獲得した衛星映像を含む空間映像において、前記抽出した地上基準線または地上基準面に各々対応する映像基準線または映像基準面を特定する基準フィーチャー設定部と、
前記空間映像をブロックで構成し、前記空間映像に対して、前記地上基準線及び前記映像基準線間の幾何学的関係または前記地上基準面及び前記映像基準面間の幾何学的関係から制限条件式を確立し、前記制限条件式に対するバンドル調整により、前記空間映像の各々に対する外部標定パラメータ及び前記地上オブジェクトの空間位置を決める空間位置測量部と
を含むことを特徴とする異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量装置。 - 前記基準フィーチャー設定部は、前記地上基準面を抽出して前記映像基準面を特定し、点形状の地上オブジェクトを表す地上基準点をさらに抽出して前記地上基準点に対応する映像基準点をさらに特定し、
前記空間位置測量部は、前記地上基準面に含まれている点と前記映像基準面との間の法線距離が0であるという幾何学的関係から前記地上基準面に対する前記制限条件式を確立し、前記空間映像の投影中心、前記映像基準点、及び前記地上基準点が同一線上に存在するという幾何学的関係から誘導した共線条件式を前記制限条件式としてさらに確立することを特徴とする請求項10に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量装置。 - 前記地形情報データはLiDARデータを含み、前記基準フィーチャー設定部は前記LiDARデータから前記地上基準線または前記地上基準面を抽出することを特徴とする請求項10に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量装置。
- 互いに異なる地上オブジェクトに対する複数の地形標高モデルのうちの1つ以上の地形標高モデルによる正射補正を通じて、前記空間映像に対するオルソフォトを生成するオルソフォト生成部をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量装置。
- LiDARシステムによって作成した地形標高モデルであるDEM、DSM、及びDBMのうちの1つ以上の地形標高モデルによる正射補正を通じて、前記空間映像に対するオルソフォトを生成するオルソフォト生成部をさらに含み、前記DEMは地表面の高度を表す地形標高モデルであり、前記DSMは建物を除いて地表面上に存在する構造物の高さを表す地形標高モデルであり、前記DBMは地表面上に存在する建物の高さを表す地形標高モデルであることを特徴とする請求項10に記載の異種センサ統合モデリングによるデジタル写真測量装置。
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