JP5389964B2 - 地図情報生成装置 - Google Patents

Description

本発明は地図情報生成装置に関するものである。

一般に、正確な２次元、または３次元地図を作成するために必要な地図情報は、広域に対する高精度な航空測量、あるいは衛星観測（以下、本明細書において、航空測量には、航空機を使用した所謂航空測量に加え、衛星を使用した測量も含むこととする。）の成果として得られるが、その性質上、家屋等の地物の側壁面に関する情報は得ることができない上に、道路標識、信号機等の上空からは識別しにくい物も含めた地図情報の要望には応えられないという問題がある。

一方、上述した側壁面等、航空測量によっては得られない地図情報の取得手段としては、特許文献１に記載のように、地上での写真測量、あるいはレーザ測量、さらには、カメラやレーザ測距装置を搭載した車両等を走行させながら行われる移動体測量が存在する。

これらは、建造物の側壁面、あるいは道路標識等を取り込んだ地図情報を取得可能で、かつ建造物等の高さ（標高）情報を正確に取得できるという利点はあるものの、データ取得範囲が航空測量に比べると極めて狭域である上に、車両、あるいは測量用機器を持ち込めない領域でのデータ取得に難があるため、その利用は限定的にとどまっている。

また、これらを組み合わせて複合的な地図情報を生成することも可能であるが、この場合、地上での測量成果を航空測量における座標上に正確に統合するために、地上での測量に際して設定される適宜の基準点に対する正確な測量が必要になるという問題がある。

特開２０１１-２２０６２号公報

本発明は、以上の問題を解決すべくなされたものであって、航空測量の成果と地上測量の成果を効率的に統合した地図データを容易に生成することのできる地図情報生成装置の提供を目的とする。

本発明によれば、上記目的は、
航空測量に際して取得した少なくとも平面位置を特定可能な点群データの各点を、地表面に対する正射影位置に配列して航空正射データ１を生成する航空正射データ生成部２と、
地上での移動体測量に際して取得した少なくとも平面位置を特定可能な点群データの各点を、地表面に対する正射影位置に配列して前記航空正射データ１と投射方向が同一の地上正射データ３を生成する地上正射データ生成部４と、
前記航空正射データ１と地上正射データ３とを、いずれか一方において適数の点で構成された所定の基準パターン５に対応するパターン５’を他方で検索してマッチングするマッチング処理部６とを有し、
かつ、前記航空正射データ１と地上正射データ３との重合部に対する双方の測量成果を平面座標を共通化して調整し、航空測量による測量成果と、地上での移動体測量による測量成果とを共通座標上に統合した地図データを生成する統合部７を有し、
該統合部７は、地上での移動体測量に際して取得される地上写真の前記地図データのオルソ画像上における撮影相当位置に、当該地上写真に基づく三次元表示データを関連づけ、前記オルソ画像上から地上での移動体測量に基づく三次元表示データを読み出し可能にする地図情報生成装置を提供することにより達成される。

本発明において、航空測量と地上での移動体測量に際して少なくとも平面位置を特定可能な点群データがそれぞれ取得され、その平面位置を利用して各点を地表面に対する正射影位置に配列することにより、航空正射データ１と、該航空正射データ１の投射方向に投射方向を一致させた地上正射データ３が生成される。点群データの取得は、白黒若しくはカラーの色情報を持つドットを平面位置に従って配置してなる写真画像の取得、すなわち写真測量により、あるいは、三次元位置情報としてのレーザ測距点の複数からなるレーザ点群データを取得するレーザ測量によって行うことが可能で、地表面に対する正射影位置への配列は、ステレオペア画像を使用し、あるいはレーザ測距点の座標値によることが可能である。

以上のようにして生成された航空正射データ１と、地上正射データ３とを、いずれか一方において適数の点で構成された所定の基準パターン５に対応するパターン５’を他方で検索してマッチング処理すると、航空測量と地上での移動体測量のそれぞれの測量成果を共通座標上で表現することが可能になり、座標を共通にした２組の成果を好みの態様に統合することが可能になる。

測量成果を統合すれば、例えば、航空測量による地図範囲の広域化や、広域全体での精度の均一化といった利点と、地上での移動体測量による地物の側壁面等の情報、さらには必要に応じて地上での移動体測量の高い精度といった利点とを兼ね備えた地図情報を生成することができる。

航空正射データ１と地上正射データ３のマッチングに際しては、各正射データとして絶対標定前の対地座標が特定されない段階のものを利用することが可能で、この場合にはマッチング後の統合時に、少なくともいずれか一方の正射データ中に含まれる適宜の基準点を利用して絶対標定すれば足りる。また、マッチングは、点群データ中に含まれる適数の点のそれぞれの平面位置によって構成される線や図形などのパターンを利用して行うことができ、このような線等を点の粗密に基づいて点群データ中から自動抽出することも可能である。さらに、航空測量成果と地上での移動体測量成果の統合は、双方の成果が重合する部分について、精度等を考慮していずれか一方のものを採用するように調整したり、あるいは双方の成果に対するアフィン変換等によることが可能である。

また、本発明によれば、上記目的は、
航空測量に際して取得した空中写真をオルソ化して航空オルソ画像８を生成する航空オルソ画像生成部９と、
地上での移動体測量に際して取得した地上写真をオルソ化して前記航空オルソ画像８と投射方向が同一の地上オルソ画像１０を生成する地上オルソ画像生成部１１と、
前記地上オルソ画像１０と航空オルソ画像８とをいずれか一方を基準にして画像マッチングするマッチング処理部６とを有し、
かつ、前記航空オルソ画像８と地上オルソ画像１０との重合部に対する双方の測量成果を平面座標を共通化して調整し、航空測量による測量成果と、地上での移動体測量による測量成果とを共通座標上に統合した地図データを生成する統合部７を有し、
該統合部７は、地上での移動体測量に際して取得される地上写真の前記地図データのオルソ画像上における撮影相当位置に、当該地上写真に基づく三次元表示データを関連づけ、前記オルソ画像上から地上での移動体測量に基づく三次元表示データを読み出し可能にする地図情報生成装置を提供することにより達成される。

本発明において、航空測量と地上での移動体測量に際して衛星写真、あるいは航空写真等の空中写真と地上写真とが取得され、これらから航空オルソ画像８と、該航空オルソ画像８の投射方向に投射方向を一致させた地上オルソ画像１０が生成される。オルソ画像の生成には、ステレオペア画像を使用することができ、測量成果は、これらステレオペア画像から直接取得する以外、レーザ測距等によることが可能である。

航空オルソ画像８と、該航空オルソ画像８の投射方向に投射方向を一致させた地上オルソ画像１０を必要に応じて縮尺等を合致させた後、画像マッチング処理すると、オルソ画像を構成するステレオペア画像、およびこれに対応する各方法による測量成果を共通座標上で表現することが可能になり、座標を共通にした２組の成果を好みの態様に統合することが可能になる。

測量成果を統合すれば、広域を示す航空測量をもとにした平面地図上で位置を指定することにより、当該位置から航空測量では得られない建物の側壁を見た画像を表示する等、各々の測量方法の利点を活かした多様な表現が可能になる。

地上での移動体測量に基づく地上オルソ画像１０の生成は、具体的には、地上写真のステレオペア画像から立体形状を特定した後、航空オルソ画像８の投射方向に合わせて地上写真における各画素を移動させて構成すれば足りる。この生成に際しては、例えば、地上での移動体測量のステレオペア画像が相互標定されていればよく、絶対標定前の対地座標が特定されない段階のものを利用することが可能である。

航空オルソ画像８と地上オルソ画像１０のマッチングは、双方に共通するマッチング基準画像１８を一方のオルソ画像から抽出し、他方のオルソ画像において対応する画像１８’を探索して行うことができる。この探索は、マッチング基準画像１８の座標情報を基準にして、地上オルソ画像１０と航空オルソ画像８の位置精度の誤差の範囲を探索範囲として限定することが可能で、これによれば探索に要する演算処理量を低減することができる。

また、上記マッチング基準画像１８、すなわちマッチングの目印には、あらゆる地物を利用することが可能であるが、低い地上構造物を利用すれば航空測量と地上での移動体測量の双方において比較的良好な位置精度を利用して上述した探索範囲をより狭く設定することができる。このような目印としては、例えば横断歩道等の白線や縁石などの縁といった路面１９上に位置するものが挙げられる。

さらに、このように低い地上構造物が路面１９上に位置しやすいという性質を考慮すれば、路面１９を抽出することでマッチング基準画像１８や探索範囲の設定効率をより向上することができる。路面１９は、数値地形モデル２０と数値表層モデル２１の双方の共通部２２を抽出した後、急勾配部分を除くことで、階段等の誤抽出を防いで良好に抽出することができる。

以上のようにしてマッチングさせた航空測量と地上での移動体測量の双方の測量成果は、平面座標を共通化することで共通座標上に統合することができる。平面座標の共通化は、航空オルソ画像８と地上オルソ画像１０の双方の誤差が最小となるように最小二乗法等を用いて画素の位置を調整したり、あるいは航空測量の均一な平面座標精度を頼りに地上オルソ画像１０の平面座標を修正することにより実現することができる。

また、平面座標の共通化に際し、例えば個々の建造物１２の外周線１５のように航空測量による精度があまり期待できないものの場合には、地上での移動体測量の成果を優先的に適用することが望ましい。例えば地上での移動体測量においてレーザ測量を行うときには、測量時に取得されるレーザ測距データのレーザデータ分布が垂直方向に集中していることをもって建造物１２の垂直面１３を判別することが可能で、この垂直面１３の上縁１４の平面位置を求めておけば、地上での移動体測量の適宜良好な精度を利用して建造物１２の外周線１５、すなわちその面積等をより正確に地図情報に反映することが可能になる。

加えて、平面座標を共通化したときの標高値は、地上での移動体測量の測量成果を活用することで精度を良好にすることができる。例えば、上述したように航空測量と地上での移動体測量の双方の測量成果の平面座標を共通化した後、双方の測量成果としての標高値が重合する部分について、地上での移動体測量のものに集約すれば足りる。

さらに、本発明によれば、上記目的は、
航空測量に際して取得した空中写真をオルソ化して航空オルソ画像８を生成する航空オルソ画像生成部９と、
地上での移動体測量に際して取得したレーザ点群データから建造物１２の垂直面１３を得た後、該垂直面１３の上縁１４を建造物１２の外周線１５として平面位置を求める建造物稜線抽出部１６と、
前記建造物稜線抽出部１６により求めた外周線１５と前記航空オルソ画像８における建造物１２の外周線１５’をマッチングするマッチング処理部とを有し、
かつ、前記航空オルソ画像８と地上レーザ点群データ１７との重合部に対する双方の測量成果を平面座標を共通化して調整し、航空測量による測量成果と、地上での移動体測量による測量成果とを共通座標上に統合した地図データを生成する統合部を有し、
該統合部は、地上での移動体測量に際して取得される地上写真の前記地図データのオルソ画像上における撮影相当位置に、当該地上写真に基づく三次元表示データを関連づけ、前記オルソ画像上から地上での移動体測量に基づく三次元表示データを読み出し可能にする地図情報生成装置を提供することにより達成される。

本発明において、航空測量と地上での移動体測量に際して空中写真と地上でのレーザ測距によるレーザ点群データが取得される。座標値を利用してレーザ点群データを地表面に対する正射影位置に配列すれば、その粗密によって建造物１２の垂直面１３を判別することができ、その上縁１４によって建造物１２の外周縁１５の平面位置を特定することができることから、これを航空オルソ画像８から抽出した建造物１２の外周線１５’とマッチングすれば、航空測量と地上での移動体測量の測量成果を効率的に統合することが可能になる。

さらに、以上においては航空オルソ画像８に地上オルソ画像１０をマッチングさせ、あるいは、地上のレーザ点群データから求めた建造物１２の外周線１５をマッチングさせる場合を個別に示したが、これらの双方のマッチングをそれぞれ行うことにより、航空オルソ画像８と地上オルソ画像１０の平面位置を共通化するための変換パラメータと、航空オルソ画像８と地上レーザ点群データの平面位置を共通化するための変換パラメータの双方を求めた上で、これら双方の変換パラメータを最小二乗法を用いて同時調整することにより単一の変換パラメータを決定することもできる。すなわち、地上での移動体測量においては、レーザ測距データと地上写真のそれぞれの取得タイミングにややずれがあるため、両測量の成果にやや差異が生じてしまう場合があるところ、上述したように航空オルソ画像８に対して地上でのレーザ測量成果と、写真測量成果とで別個に平面位置の変換パラメータを求めた上で、これらを調整して最終的な変換パラメータを決定することにより、上述した差異の影響を低減して良好に航空測量と地上での移動体測量の成果を統合することが可能になる。

また、航空測量成果と地上での移動体測量成果を統合する場合、上述したように、いずれか一方の測量成果から有用な情報を抽出し、これを他方の測量成果に追加して当該他方の測量成果の短所を補う以外に、両者においてそれぞれ有用な情報を抽出するなどした上で、これらを組み合わせて新たな座標系を生成することもできる。
なお、本発明によれば、
航空測量による測量成果と、地上測量による測量成果を統合して地図情報を生成する地図情報生成装置であって、
航空測量に際して取得した少なくとも平面位置を特定可能な点群データの各点を、地表面に対する正射影位置に配列して航空正射データ１を生成する航空正射データ生成部２と、
地上測量に際して取得した少なくとも平面位置を特定可能な点群データの各点を、地表面に対する正射影位置に配列して前記航空正射データ１と投射方向が同一の地上正射データ３を生成する地上正射データ生成部４と、
前記航空正射データ１と地上正射データ３とを、いずれか一方において適数の点で構成された所定の基準パターン５に対応するパターン５’を他方で検索してマッチングするマッチング処理部６と、
前記航空正射データ１と地上正射データ３との重合部に対する双方の測量成果を調整して航空測量による測量成果と、地上測量による測量成果とを統合する統合部７と、
を有する地図情報生成装置、または、
航空測量による測量成果と、地上測量による測量成果を統合して地図情報を生成する地図情報生成装置であって、
航空測量に際して取得した空中写真をオルソ化して航空オルソ画像８を生成する航空オルソ画像生成部９と、
地上測量に際して取得した地上写真をオルソ化して前記航空オルソ画像８と投射方向が同一の地上オルソ画像１０を生成する地上オルソ画像生成部１１と、
前記地上オルソ画像１０と航空オルソ画像８とをいずれか一方を基準にして画像マッチングするマッチング処理部６と、
前記航空オルソ画像８と地上オルソ画像１０との重合部に対する双方の測量成果を平面座標を共通化して調整し、航空測量による測量成果と、地上測量による測量成果とを共通座標上に統合する統合部７と、
を有する地図情報生成装置、あるいは、
航空測量による測量成果と、地上測量による測量成果を統合して地図情報を生成する地図情報生成装置であって、
航空測量に際して取得した空中写真をオルソ化して航空オルソ画像８を生成する航空オルソ画像生成部９と、
地上測量に際して取得したレーザ点群データから建造物１２の垂直面１３を得た後、該垂直面１３の上縁１４を建造物１２の外周線１５として平面位置を求める建造物稜線抽出部１６と、
前記建造物稜線抽出部１６により求めた外周線１５と前記航空オルソ画像８における建造物１２の外周線１５’をマッチングするマッチング処理部と、
前記航空オルソ画像８と地上レーザ点群データ１７との重合部に対する双方の測量成果を平面座標を共通化して調整し、航空測量による測量成果と、地上測量による測量成果とを共通座標上に統合する統合部と、
を有する地図情報生成装置を提供することも可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、航空測量の成果と地上測量の成果を効率的に統合した地図データを容易に生成することのできる地図情報生成装置を提供することができ、地図データの豊富な情報量を活用して様々なシミュレーション等をより具体的かつ効率的に実行することが可能になる。

本発明に係る地図情報生成装置のブロック図である。 測量方法を説明する図で、（ａ）は航空測量を示す図、（ｂ）は地上測量を示す図である。 本発明に係る地図情報生成処理のフローチャートである。 画像マッチング処理を説明する図で、（ａ）は航空オルソ画像のイメージ図、（ｂ）は（ａ）に対応する地上オルソ画像のイメージ図、（ｃ）はマッチング時の各オルソ画像を重ねて表したイメージ図である。 建造物の外周線の調整処理を説明する図で、（ａ）は地上測量に基づいて得られる建造物の外周線を示すイメージ図、（ｂ）は（ａ）に対応する領域において地上測量と航空測量のそれぞれの測量成果を重ねて表したイメージ図である。 地図情報の表示態様を説明する図で、（ａ）はオルソ画像を示すイメージ図、（ｂ）は（ａ）に対応する領域の地上視画像を示すイメージ図である。

図１ないし図６に本発明の実施の形態を示す。この実施の形態は地図情報を生成するに際し、航空測量の成果に対して地上測量の成果の一部を取り込む場合を一例として説明するが、逆に地上測量の成果に対して航空測量の成果の一部を取り込むことも可能である。

図１は本発明に係る地図情報生成装置を示すもので、地図情報生成装置は図示のハードウェア構成からなるコンピュータにより構成される。この地図情報生成装置は地上測量データ３０と航空測量データ３１が入力される入力部３２を備える。なお、これらのデータは、後述するようにして新たに取得したものでも、過去に取得したものでも構わない。

図２はこれらの測量データの取得過程を示すもので、この実施の形態において航空測量は図２（ａ）に示すように地図作成対象領域の上空に航空機３３を飛行させて、地上測量は図２（ｂ）に示すように地図作成対象領域内で車両３４を走行させて測量データが取得される。上記航空機３３には、撮影手段３５に加え、ＧＰＳ３６およびＩＭＵ３７（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：慣性測量装置）と、レーザ測距装置３８が搭載される。なお、航空写真のステレオペア画像から航空オルソ画像８を生成する場合には、必ずしもレーザ測距装置３８は必要ではない。

航空測量は、図２（ａ）に示すように、航空機３３の飛行に伴って地図作成対象領域を上空から異なる撮影方向で重複撮影して得られる撮影画像をステレオペア画像として、各撮影画像の撮影位置、撮影方向、撮影手段３５の焦点距離をステレオペア画像の標定データとして取得してなされる。また、地図作成対象領域には、地上座標が既知の地上基準点（図示省略）が設定されており、この地上基準点が撮影画像内に撮影される。さらに、レーザ測距装置３８を搭載することにより地図作成対象領域の標高情報を取得することも可能である。なお、撮影画像は、地図作成対象領域の広さ等に応じて地図作成対象領域を適宜分割撮影した複数で構成することが可能で、この場合には後述する正射投影変換後の分割撮影画像同士を撮影重複領域の画像マッチングに従って結合すれば足りる。なお、図２において１２は建造物、３９は電柱、４０は撮影の範囲を示す。なお、レーザ測距の場合の測距範囲は略垂直下方となる。

一方、地上測量のための車両３４には、撮影手段３５’に加え、ＧＰＳ３６’、車輪の回転速度等を計測して車両３４の走行距離や位置、姿勢を演算により求めることが可能な距離計４１、およびＩＭＵ３７’と、レーザ測距装置３８’が搭載される。地上測量は地図作成対象領域を車両３４の走行に伴って地上から異なる方向で重複撮影した重複撮影画像をステレオペア画像として、撮影画像の各撮影位置、撮影方向、撮影手段３５’の焦点距離を標定データとして取得してなされる。また、レーザ測距装置３８’により地図作成対象領域の３次元座標情報を直接取得することも可能である。なお、上記距離計４１はＧＰＳ３６’の受信環境が悪化した場合に備えたもので、撮影位置は後述する地上オルソ画像生成部１１（地上正射データ生成部４）において必要に応じてＧＰＳデータの欠損領域を距離計データで補間計算して特定される。

以上の地上測量においては、図２（ｂ）に示すように建造物１２の側壁面（垂直面１３）、電柱３９などのその他の地上工作物に加え、車両３４が走行する道路の路面１９も撮影される。なお、図２（ｂ）において、二点鎖線は図外の道路を走行する車両３４からの撮影範囲等を示すもので、４２は外表面がガラス４２’張りの部屋である。すなわち、図２（ａ）および（ｂ）に撮影等の範囲を太線で示したように、航空測量においては、上空に露出する領域のほぼ全てが測量できる反面、建造物１２の他の建造物１２に隣接する側の側壁面１３や、電柱３９等の平面視の面積が小さいものの測量が困難になる。一方、地上測量においては、道路の路面１９と、道路側に露出する領域の測量が良好であり、特に建造物１３のガラス３２’張りの室内３２の内部などについても良好に測量することができる反面、建造物１２の高い位置にある上面や、道路に面しない側の側壁面１３等の測量が困難である。

以上のようにして得られた測量データは、図１に示すように、航空測量の撮影手段３５により取得されたステレオペア画像が航空撮影画像データ４３として、この撮影手段３５の焦点距離、並びにＧＰＳ３６およびＩＭＵ３７により特定された撮影位置・撮影方向が航空標定データ４４として、またレーザ測距装置３８を搭載している場合にはこれにより取得されたデータが航空レーザ測距データ４５として、これらが上述した航空測量データ３１として入力部３２に入力される。また、地上測量の撮影手段３５’により取得されたステレオペア画像は地上撮影画像データ４６として、この撮影手段３５’の焦点距離、並びに、ＧＰＳ３６’、距離計４１、およびＩＭＵ３７’により特定された撮影位置・撮影方向は地上標定データ４７として、レーザ測距装置３８’により取得されたデータは地上レーザ測距データ４８（地上点群データ１７）として、これらが地上測量データ３０として上述した入力部３２に入力される。

また、以上に加えて上述した入力部３２には、図１に示すように、地図作成対象領域に関して予め作成されている数値地形モデル２０が入力される。数値地形モデル２０は、後述する数値表層モデル２１から地物を除去することにより生成することが可能である。

図１に示すように、地図情報生成装置は、以上のようにして入力部３２に入力された地上測量データ３０に基づいて地上オルソ画像１０（地上正射データ３）を生成する地上オルソ画像生成部１１と、航空測量データ３１に基づいて航空オルソ画像８（航空正射データ１）を生成する航空オルソ画像生成部９（航空正射データ生成部２）と、これらによって生成された地上オルソ画像１０と航空オルソ画像８をマッチング処理する画像マッチング処理部（マッチング処理部６）とを演算部４９に備える。上記航空オルソ画像生成部９は、航空測量により得られたステレオペア画像を航空標定データ４４と、図示省略した地上基準点に関するデータを用いて、写真測量（三角測量）の要領に従ってステレオマッチングして撮影画像中の各画素の３次元座標情報を反映した数値表層モデル２１を作成し、この数値表層モデル２１に基づいて撮影画像中の各画素の位置を平面視における位置に調整し、かつ、撮影時の中心投影から正射投影に変換調整して航空オルソ画像８を生成する。なお、数値表層モデル２１は航空レーザ測距データからも作成可能である。

また、地上オルソ画像生成部１１は、地上測量により得られたステレオペア画像を地上標定データ４７を用いて、または地上レーザ測距データ４８を用いて、写真測量の要領に従ってステレオマッチングして、もしくはレーザ測距データを用いて撮影画像中の各画素の３次元座標情報を適宜反映した数値表層モデル２１’を作成する。また、この数値表層モデル２１’に基づいて撮影画像中の各画素の位置を上述した航空測量の投射方向に一致する平面視での位置に調整し、かつ、撮影時の中心投影から正射投影に変換調整して地上オルソ画像１０を生成する。なお、この際に撮影画像に含まれていない画素は、撮影画像には含まれない特殊な色を割り当てるなどすることが可能で、また特定の座標値を有しないものに設定することが可能である。

以上のようにして生成された地上オルソ画像１０と航空オルソ画像８とのマッチングは、この実施の形態においては路面１９上の白線５０を利用してなされ、このため上述したマッチング処理部６は、図１に示すように路面抽出部２３とマッチング判定部５１を有する。路面抽出部２３は、上述した航空レーザ測距データ４５に基づいて地図作成対象領域の数値表層モデル２１”を生成するとともに、この数値表層モデル２１”と、上述した数値地形モデル２０を比較して共通部２２を路面候補として抽出する。図４（ａ）および（ｂ）は同じ領域の航空オルソ画像８と地上オルソ画像１０のイメージを示すもので、共通部２２に同一のハッチングを付して表したものである。この図４において、５２は車道、５０Ａは中央線を示す白線、５３は歩道、５４は縁石、５０Ｂは歩行者用路側帯を区画する白線、５５は歩道階段、５６は道路標識である。

さらに路面抽出部２３は、上述した路面候補の勾配を判定し、路面候補内から路面１９を抽出する。判定に際しての勾配条件、すなわち傾斜角度の範囲は、路面１９として判別されることが不自然な急勾配のものを上述した共通部２２から除くためのもので、適宜なだらかな角度範囲が設定される。この勾配条件は、図１に示すように、地図作成対象領域の道路整備状況を考慮し、入力部３２からマッチング条件データ５７として図外のキーボード等を使用して入力される。これにより上記路面抽出部２３は、上述した路面候補を勾配条件に応じて路面１９に絞り込む。図４（ｃ）に地上オルソ画像１０を二点鎖線で航空オルソ画像８に重畳表示したものにおいて、以上の結果により抽出された路面１９をハッチングを付して示す。

マッチング判定部５１は、以上のようにして抽出された路面１９を基準にして、地上オルソ画像１０と航空オルソ画像８がマッチングする相対位置を判定する。具体的には、地上オルソ画像１０の路面１９からマッチング基準画像１８（基準パターン５）を抽出し、このマッチング基準画像１８にマッチングする画像（パターン５’）を航空オルソ画像８内で探索する。上述したように白線５０、より正確には中央線５０Ａの縁でマッチングを図るために、マッチング判定部５１は、マッチング基準画像１８として、中央線５０Ａの縁を示す適数の画素群を地上オルソ画像１０の路面１９から抽出し、これにマッチングする画素群を航空オルソ画像８内で探索する。上記画素群の抽出や探索範囲は路面１９内に位置することを条件にしてなされ、また、探索は、地上オルソ画像１０において示されるマッチング基準画像１８の座標位置を中心にして、地上オルソ画像１０と航空オルソ画像８の最大累積誤差（地上オルソ画像１０上での位置の最大誤差と航空オルソ画像８上での位置の最大誤差との和）を範囲とする領域でなされる。

なお、地上オルソ画像１０と航空オルソ画像８の縮尺が異なっているこの実施の形態において、探索に際しては縮尺差を考慮してマッチング基準画像１８が伸縮等されて相互の比率が合わせられる。なお、マッチング基準画像１８の抽出は、上述した路面１９の位置に加え、白線５０の色と、その長手方向の連続性を頼りに地上オルソ画像１０から自動抽出することが可能であるが、図外のマウス等を用いて指示された画像上の領域に従って行うようにしても足りる。

図４（ｃ）に車道の中央線５０Ａをマッチング基準画像１８として航空オルソ画像８と地上オルソ画像１０をマッチングさせたイメージを、地上オルソ画像１０を二点鎖線で航空オルソ画像８に重畳表示して示す。

以上のマッチング処理によれば地上オルソ画像１０と航空オルソ画像８の平面位置の位置ずれ量、すなわち双方の写真測量成果を統合するための変換パラメータを得ることが可能であり、この位置ずれ量を解消して航空測量と地上測量のいずれの測量成果をも備えた地図情報を得ることが可能になる。このため上述した演算部４９は、図１に示すように航空測量と地上測量の測量成果を統合するための統合部７を備える。この統合部７は、上述した平面座標の位置ずれ量の解消処理を行う統合判定部５８を備え、統合判定部５８は、上述したマッチングに従って地上測量成果の平面座標を航空測量成果の平面座標に統合する。この統合処理に際し、地上測量成果としての建造物１２の高精度の平面形状を適切に活用するために、統合部７は建造物稜線抽出部１６を備える。

建造物稜線抽出部１６は、地上レーザ測距データ４８からレーザ測距点が垂直方向に密集して分布している領域を探索し、この領域の上縁１４がなす図形を建造物１２の稜線として抽出する。レーザ測距点の垂直方向への密集領域は、地上レーザ測距データ４８を地表面に対する正射影位置に変換した上で、レーザ測距点の粗密を判別すれば特定できる。以上の処理のイメージについて、該当するレーザデータ群をハッチングで省略表記して図５（ａ）に示す。同図に示すように、レーザデータの垂直方向への密集分布はビル１２の側壁面１３を反映しており、その上縁１４によってビル１２の外周線１５を特定することができる。建造物稜線抽出部１６による稜線の抽出は平面位置を伴ってなされ、これにより地上測量に基づくビル１２の稜線の平面位置、すなわちビル１２の外周縁１５の平面位置、平面視の形状、面積が特定可能にされる。なお、上述したレーザデータの密集に関し、特にその密集量の判定基準については、地図作成対象領域の住宅整備状況等を考慮して予め適宜設定される。また、建造物１２が、例えば屋根を側壁面１３よりも外側に張り出したつくりである場合には、後述する統合処理後に、目視で外周線１５と写真画像を見比べて確認した上で、図外のマウス等で特定、入力して適宜修正、あるいは消去をすれば足りる。

なお、階段状の屋上を有する構造物の場合には、垂直方向に密集している上縁１４を屋上部分の稜線としてもよい。

また、上記統合判定部５８は、航空オルソ画像８における建造物１２の像の上に、以上の建造物稜線抽出部１６により抽出された建造物１２の外周線１５を重畳表示する外周線調整部２４を備える。図５（ｂ）はこの外周線調整部２４による処理のイメージを示すもので、同図に示すように地上測量成果としてのビル１２の外周線１５が上述した変換パラメータに基づいて矢印方向に移動されて建造物１２の像の外周線１５’にほぼ重なるように配置され、精度に優れた建造物１２の外周線１５の情報が追加される。これにより建造物１２は、航空測量成果の色情報と、地上測量成果の稜線位置情報を備えたものにされる。なお、以上においては航空オルソ画像８上に地上測量に基づく建造物１２の外周線１５を重畳表示する場合を示したが、航空オルソ画像８において建造物１２を示す画素を、地上測量成果の外周線１５形状に合致するように移動しても足りる。

以上のようにして地上測量成果と航空測量成果を統合した地図データは、図１に示すように統合部７により記憶部５９の地図情報格納部２５に格納される。また、統合部７は、後述する三次元表示処理部６１による切り替え表示を可能にするために、上述した地上標定データ４７に含まれる撮影位置の平面座標を上述した変換パラメータにより修正して地図データ上の撮影座標を求めた上で、各撮影位置の地上撮影画像データ４６を上記撮影座標に関連づけて地図情報格納部２５に格納する。

また、以上のようにして地図情報格納部２５に格納された地図データを豊富な情報量で表示可能にするために、演算部４９は上述した三次元表示処理部６１を有する。三次元表示処理部６１は、図外のマウス等からの命令に従って上述のようにして生成された地図データ、すなわち航空オルソ画像８に建造物１２の外周線１５を重畳表示したものを出力部６２を介して図外のモニタに表示させる。また、三次元表示処理部６１は、この地図上において上述した地上撮影画像データ４６の撮影位置、あるいはその近傍に相当する平面座標にカーソル６３が合わせられてクリックがなされると、その座標を撮影座標とする地上撮影画像データ４６を地図情報格納部２５から読み出してモニタに出力する。図６はこの処理のイメージを示すもので、図６（ａ）は平面写真地図、（ｂ）は平面写真地図上のカーソル６３の位置に対応する地上撮影画像である。なお、図６において、６４は街路樹、６５はマンホール、６６は塀、３４ａは撮影車両の左斜め前部を示すものである。

以上の地図情報生成装置による処理の流れを図３に沿って説明する。先ず、地上測量データ３０や航空測量データ３１等が入力部３２から入力されると、航空オルソ画像８が生成され（ステップＳ１）、次いで、路面抽出部２３によって数値地形モデル２０と数値表層モデル２１”が比較されて共通部２２としての路面候補が抽出され（ステップＳ２）、この後、所定の勾配条件を満たすか否かが判定され（ステップＳ３）、勾配条件を満たすときには路面１９と判別され（ステップＳ４）、これを全ての地表面の判定が完了するまで繰り返す（ステップＳ５）。このようにして航空オルソ画像内での路面１９の抽出処理が完了したら（ステップＳ６）、続いて、マッチング判定部５１によって路面１９内を条件にマッチング基準画像１８が抽出されるとともに、マッチング処理に際しての航空オルソ画像８における対応する画像についての探索範囲が決定される（ステップＳ７）。この探索範囲は、地上測量の最大誤差と、航空測量の最大誤差の和（最大累積誤差）からなる。また、以上の探索範囲の決定処理等と並行して地上オルソ画像１０が生成され（ステップＳ１０）、これら航空オルソ画像８と地上オルソ画像１０が上述したマッチング基準画像１８を用いて、上述した探索範囲に従って、マッチング処理される（ステップＳ８）。この後、統合部６によってマッチング結果を活用して地上写真と航空オルソ画像が統合処理され、三次元処理表示部６１による航空撮影画像と地上撮影画像の切り替え表示が可能に処理され（ステップＳ９）、一連の処理が完了する。

なお、以上の実施の形態においては数値地形モデル２０と比較される数値表層モデル２１について、航空測量データに基づくものを用いる場合を示したが、上述した航空撮影画像データ４３や航空標定データ４４等を用いて生成されたものを用いたり、あるいは航空レーザを用いる場合にはこれに航空レーザ測距データ４５を加えて修正したものを用いることも可能である。

また、以上の実施の形態においては、変換パラメータを取得するために航空オルソ画像８と地上オルソ画像１０を画像マッチングさせる場合を示したが、このほかに、航空レーザ測距データ４５と地上レーザ測距データ４８のそれぞれから、その座標値を利用して適数のレーザ点データからなる所定の面を抽出し、双方の面をサーフェイスマッチングして変換パラメータを取得することも可能である。また、このような場合には例えば、航空測量のレーザデータ群の座標値から平面座標を、地上測量のレーザデータ群から標高座標をそれぞれ抽出し、これらを組み合わせて地図データの３次元座標値を得ることも簡単になる。

さらに、変換パラメータは、地上レーザ測距データ４８から建造物稜線抽出部１６によって抽出された建造物１２の外周線１５と、航空オルソ画像８における建造物の像の外周線１５’とをマッチングして取得することも可能である。

１ 航空正射データ
２ 航空正射データ生成部
３ 地上正射データ
４ 地上正射データ生成部
５ 基準パターン
５’ 対応するパターン
６ マッチング処理部
７ 統合部
８ 航空オルソ画像
９ 航空オルソ画像生成部
１０ 地上オルソ画像
１１ 地上オルソ画像生成部
１２ 建造物
１３ 垂直面
１４ 上縁
１５ 外周線
１５’ 外周線
１６ 建造物稜線抽出部
１７ 地上点群データ
１８ マッチング基準画像
１９ 路面
２０ 数値地形モデル
２１ 数値表層モデル
２２ 共通部
２３ 路面抽出部
２４ 外周線調整部
２５ 地図情報格納部

Claims (8)

1. 航空測量に際して取得した少なくとも平面位置を特定可能な点群データの各点を、地表面に対する正射影位置に配列して航空正射データを生成する航空正射データ生成部と、
   地上での移動体測量に際して取得した少なくとも平面位置を特定可能な点群データの各点を、地表面に対する正射影位置に配列して前記航空正射データと投射方向が同一の地上正射データを生成する地上正射データ生成部と、
   前記航空正射データと地上正射データとを、いずれか一方において適数の点で構成された所定の基準パターンに対応するパターンを他方で検索してマッチングするマッチング処理部とを有し、
   かつ、前記航空正射データと地上正射データとの重合部に対する双方の測量成果を平面座標を共通化して調整し、航空測量による測量成果と、地上での移動体測量による測量成果とを共通座標上に統合した地図データを生成する統合部を有し、
   該統合部は、地上での移動体測量に際して取得される地上写真の前記地図データのオルソ画像上における撮影相当位置に、当該地上写真に基づく三次元表示データを関連づけ、前記オルソ画像上から地上での移動体測量に基づく三次元表示データを読み出し可能にする地図情報生成装置。
2. 航空測量に際して取得した空中写真をオルソ化して航空オルソ画像を生成する航空オルソ画像生成部と、
   地上での移動体測量に際して取得した地上写真をオルソ化して前記航空オルソ画像と投射方向が同一の地上オルソ画像を生成する地上オルソ画像生成部と、
   前記地上オルソ画像と航空オルソ画像とをいずれか一方を基準にして画像マッチングするマッチング処理部とを有し、
   かつ、前記航空オルソ画像と地上オルソ画像との重合部に対する双方の測量成果を平面座標を共通化して調整し、航空測量による測量成果と、地上での移動体測量による測量成果とを共通座標上に統合した地図データを生成する統合部を有し、
   該統合部は、地上での移動体測量に際して取得される地上写真の前記地図データのオルソ画像上における撮影相当位置に、当該地上写真に基づく三次元表示データを関連づけ、前記オルソ画像上から地上での移動体測量に基づく三次元表示データを読み出し可能にする地図情報生成装置。
3. 航空測量に際して取得した空中写真をオルソ化して航空オルソ画像を生成する航空オルソ画像生成部と、
   地上での移動体測量に際して取得したレーザ点群データから建造物の垂直面を得た後、該垂直面の上縁を建造物の外周線として平面位置を求める建造物稜線抽出部と、
   前記建造物稜線抽出部により求めた外周線と前記航空オルソ画像における建造物の外周線をマッチングするマッチング処理部とを有し、
   かつ、前記航空オルソ画像と地上点群データとの重合部に対する双方の測量成果を平面座標を共通化して調整し、航空測量による測量成果と、地上での移動体測量による測量成果とを共通座標上に統合した地図データを生成する統合部を有し、
   該統合部は、地上での移動体測量に際して取得される地上写真の前記地図データのオルソ画像上における撮影相当位置に、当該地上写真に基づく三次元表示データを関連づけ、前記オルソ画像上から地上での移動体測量に基づく三次元表示データを読み出し可能にする地図情報生成装置。
4. 前記マッチング処理部におけるマッチング探索範囲が双方の誤差範囲に基づいて決定される請求項１、２または３記載の地図情報生成装置。
5. 前記マッチング処理部におけるマッチング基準画像が、地上オルソ画像の路面上に設定される請求項２記載の地図情報生成装置。
6. 前記マッチング処理部は、航空測量により取得した数値地形モデルと数値表層モデルとの共通部を抽出した後、共通部から急勾配部分を除いた残部を路面として抽出する路面抽出部を有する請求項５記載の地図情報生成装置。
7. 前記統合部は、地上での移動体測量によるレーザ測量成果から建造物の垂直面を得た後、該垂直面の上縁を建造物の外周線として平面位置を求める建造物稜線抽出部と、
   前記建造物稜線抽出部により求めた外周線を前記航空オルソ画像における建造物外周線に置き換える外周線調整部とを有する請求項２、５または６記載の地図情報生成装置。
8. 前記統合部は、前記重合部の標高値として、前記地上での移動体測量による標高値を適用して地図データを生成する請求項１から７のいずれかに記載の地図情報生成装置。

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