JP5698301B2 - 図化システム、図化方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、測量写真画像から地形・地物等に関わる地図情報を数値化する図化システム、図化方法及びプログラムに関する。

従来、デジタル図化機を用いて、測量写真画像から地形・地物等に関わる地図情報を数値化するデジタルマッピング処理が行われている。デジタル図化機は、ディスプレイの画面上にオルソ画像やステレオペア画像などを表示し、ユーザにより表示画像にて指定された点の座標を求める。デジタルマッピングにより建物や道路などの地物の位置・形状がデジタルデータの形態で取得される。

特開２００２−５６５９号公報 特開２００７−４０９４号公報

平面視画像であるオルソ画像に基づくデジタルマッピング処理では、ユーザは高さを取得するための操作を要しないので、実体視画像（立体視画像）に基づくデジタルマッピング処理と比較してデジタイズの操作が容易となる一方、高さの情報を取得できないことが問題となったり、比高差が分からないため地物の判読が難しくなったりする場合がある。また、上空から撮影された航空写真等には建物等の陰となるオクルージョン部分が存在し、当該航空写真等に基づいて生成されたオルソ画像からはオクルージョン部分の地図情報が欠落する。そのため、オルソ画像に基づくデジタルマッピング処理は平面位置の精度が低下し得る。

この点、ステレオペア画像に基づく実体視画像を用いたデジタルマッピング処理では、ステレオ計測像により３次元座標の情報が得られると共に、単写真画像の２倍の情報量及び実体視による奥行感によって目視と近い状態を再現することにより、ユーザによる地物の判読精度が向上する。また、一般的に、ステレオペア画像でのオクルージョン部分は単画像であるオルソ画像より少なくなるので、データの取得精度が向上する。その一方で、ユーザは高さを取得するための操作を要し、オルソ画像に基づくデジタルマッピング処理に比べて、デジタイズの作業負荷が大きくなるという問題がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、好適な作業効率で好適な精度のデータ取得が可能な図化システム、図化方法及びプログラムを提供することを目的とする。

（１）本発明に係る図化システムは、画面に測量写真画像を表示し、当該測量写真画像上にてユーザが指定する測標点について座標データを計測し前記測量写真画像の図化データを生成する図化システムであって、前記測量写真画像として単画像からなる平面視画像を生成する平面視画像生成部と、前記測量写真画像として、ステレオペア画像に基づいて実体視画像を生成する実体視画像生成部と、ユーザの操作に応じて、前記画面へ表示させる表示画像を前記平面視画像及び前記実体視画像の相互間にて切り換える表示画像切換手段と、を有し、前記平面視画像生成部及び前記実体視画像生成部は、前記表示画像の切り換え時に、前記測標点の前記画面上での位置、前記測量写真画像の縮尺及び向きを維持する。

（２）上記（１）に記載する図化システムはさらに、前記ステレオペア画像に対しステレオマッチング処理を行って前記測標点における標高を算出する座標算出部を有し、前記実体視画像生成部は、前記実体視画像として、前記測標点が前記標高に対応する奥行きに立体視される画像を生成する構成とすることができる。

（３）上記（１）又は（２）に記載する図化システムは、前記ステレオペア画像に対しステレオマッチング処理を行って前記測標点における標高を算出し、前記測標点の地表面上での座標及び前記標高からなる３次元座標を求める座標算出部と、前記画面に表示する画像として、前記測量写真画像及び前記３次元座標を表示する画像を生成する表示画像生成部と、を有する構成とすることができる。

（４）他の本発明に係る図化システムは、画面に測量写真画像を表示し、当該測量写真画像上にてユーザが指定する測標点について座標データを計測し前記測量写真画像の図化データを生成する図化システムであって、前記測量写真画像として単画像からなる平面視画像を生成する平面視画像生成部と、前記平面視画像に対応する地表領域のステレオペア画像を生成するステレオペア画像生成部と、前記ステレオペア画像に対しステレオマッチング処理を行って前記測標点における標高を算出し、前記測標点の地表面上での座標及び前記標高からなる３次元座標を求める座標算出部と、前記画面に表示する画像として、前記測量写真画像及び前記３次元座標を表示する画像を生成する表示画像生成部と、を有する。

（５）上記（１）から（４）に記載する図化システムにおいて、前記平面視画像はオルソ画像とすることができる。

（６）本発明に係る図化方法は、画面に測量写真画像を表示し、当該測量写真画像上にてユーザが指定する測標点について座標データを計測し前記測量写真画像の図化データを生成する図化方法であって、前記測量写真画像として単画像からなる平面視画像を生成する平面視画像生成ステップと、前記測量写真画像として、ステレオペア画像に基づいて実体視画像を生成する実体視画像生成ステップと、ユーザの操作に応じて、前記画面へ表示させる表示画像を前記平面視画像及び前記実体視画像の相互間にて切り換える表示画像切換ステップと、を有し、前記平面視画像生成ステップ及び前記実体視画像生成ステップは、前記表示画像の切り換え時に、前記測標点の前記画面上での位置、前記測量写真画像の縮尺及び向きを維持する。

（７）本発明に係るプログラムは、コンピュータに、画面に測量写真画像を表示し、当該測量写真画像上にてユーザが指定する測標点について座標データを計測し前記測量写真画像の図化データを生成する処理を行わせるためのプログラムであって、当該コンピュータを、前記測量写真画像として単画像からなる平面視画像を生成する平面視画像生成手段、前記測量写真画像として、ステレオペア画像に基づいて実体視画像を生成する実体視画像生成手段、及び、ユーザの操作に応じて、前記画面へ表示させる表示画像を前記平面視画像及び前記実体視画像の相互間にて切り換える表示画像切換手段、として機能させ、前記平面視画像生成手段及び前記実体視画像生成手段は、前記表示画像の切り換え時に、前記測標点の前記画面上での位置、前記測量写真画像の縮尺及び向きを維持する。

本発明によれば、好適な作業効率で好適な精度のデータ取得が可能な図化システム、図化方法及びプログラムが得られる。

本発明の第１の実施形態に係る図化システムの概略のブロック図である。 表示部の画面表示例を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る図化システムの概略のブロック図である。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る図化システム２の概略のブロック図である。図化システム２は、処理部４、記憶部６、操作部８及び表示部１０を含んで構成される。処理部４として、本システムの処理を行う専用のハードウェアを作ることも可能であるが、本実施形態では処理部４は、コンピュータ及び、当該コンピュータ上で実行されるプログラムを用いて構築される。

処理部４は、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）からなり、後述する平面視画像生成部２０、実体視画像生成部２２、表示画像切換処理部２４、座標算出部２６及び表示画像生成部２８として機能する。

記憶部６はＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリやハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）などからなる記憶装置である。記憶部６は処理部４にて実行される各種のプログラムや、本システムの処理に必要な各種データを記憶し、処理部４との間でこれらの情報を入出力する。

例えば、記憶部６には、オルソ画像データ３０、空中写真データ３２、外部標定データ３４及び内部標定データ３６が予め格納される。

オルソ画像データ３０は航空機から撮影された中心投影の空中写真あるいは人工衛星画像等をオルソ補正して生成された画像データである。

一方、空中写真データ３２は航空機から撮影された中心投影の空中写真あるいは人工衛星画像等の画像データであり、オルソ補正はされていない。空中写真データ３２として地表の同一地点を空中の異なる複数位置・方向から撮影した画像が取得される。空中写真データ３２はステレオペア画像の生成やステレオマッチング処理に用いられる。

外部標定データ３４及び内部標定データ３６は航空機、人工衛星等からの撮影に関する標定要素であり、ステレオペア画像の生成やステレオマッチング処理で用いられる。外部標定要素はカメラの位置（投影中心位置）・姿勢である。内部標定要素はカメラキャリブレーション情報であり、カメラのレンズの主点位置、焦点距離，歪みやカメラの画像解像度等からなる。

また記憶部６には、図化処理の処理結果としてデジタルマッピングデータ４０が格納される。

操作部８はキーボード、マウスなどであり、ユーザが本システムへの操作を行うために用いる。

表示部１０は液晶モニタ等の画像表示装置であり、デジタルマッピング処理の対象となる測量写真画像などを表示する。

平面視画像生成部２０は表示部１０の画面に表示する測量写真画像として平面視画像を生成する。具体的には、当該平面視画像はオルソ画像からなる単画像であり、平面視画像生成部２０はオルソ画像データ３０に基づいて、ユーザが指定した範囲・縮尺のオルソ画像を生成する。

実体視画像生成部２２は表示部１０の画面に表示する測量写真画像として実体視画像を生成する。例えば、実体視画像生成部２２は、空中写真データ３２から実体視画像として、時分割表示されるステレオペア画像を生成する。当該ステレオペア画像を例えば、左右の視界が交互に遮蔽される液晶シャッターを備えた眼鏡で見ることで実体視が得られる。また、ステレオペア画像を互いに直交する直線偏光をかけて重ねて表示し、これを偏光フィルタの付いた眼鏡で見る方式とすることもできる。また、実体視画像生成部２２はステレオペア画像から実体視画像としてアナグリフを生成してもよい。この場合は、観察者は左右に赤と青のカラーフィルタの付いた眼鏡を用いてアナグリフを観察することで実体視を得ることができる。さらに、裸眼で実体視を実現する方式として、遮蔽板やレンチキュラーレンズ等により左右眼に別々の光線を入射させる方式（視差障壁方式）や、ホログラフィック・ディスプレイやインテグラル・フォトグラフィを用いたディスプレイのように光線の波面を再生することにより観察者に視差画像を提示する方式（光線再生方式）などを用いることもできる。

表示画像切換処理部２４は、ユーザの操作に応じて、平面視画像生成部２０により生成されたオルソ画像と、実体視画像生成部２２により生成された実体視画像とのいずれを表示部１０に表示させるかを切り換える。

座標算出部２６は、表示部１０に表示された測量写真画像（オルソ画像又は実体視画像）においてユーザが指定した位置（測標点）を数値化する。具体的には、座標算出部２６は測標点の地表面上での座標（２次元座標）を算出することができる。さらに座標算出部２６は、実体視画像が表示されている場合には、当該実体視画像を構成する、又はその元となるステレオペア画像に対しステレオマッチング処理を行って求めた測標点の写真座標と該当する内部標定データ３６及び外部標定データ３４とを元に地表面上での座標（２次元座標）と標高を算出する。また、ユーザは操作部８を操作して測標点の位置を高さ方向に関しても変えることができ、この場合、座標算出部２６はユーザ操作により設定された測標点について高さを算出する。

表示画像生成部２８は、表示部１０の画面に表示する画像として、測量写真画像を含む画像を生成する。表示部１０の表示画像には測量写真画像が表示されるメインウィンドウ以外のウィンドウや表示領域も設定することができる。例えば、画面の上部にマウスで各種操作を可能とするリボンメニューを配置したり、測量写真画像の全体とメインウィンドウに現在表示されている範囲との位置関係を表示するウィンドウを設けたり、測標点の座標を表示したりすることができる。

引き続いて図化システム２の機能についてさらに説明する。図２は表示部１０の画面表示例を示す模式図であり、図２（ａ）に示す画面５０ａはメインウィンドウにオルソ画像５２が表示されたオルソ画像表示の例であり、図２（ｂ）に示す画面５０ｂはメインウィンドウに実体視画像５４が表示された実体視画像表示の例である。

ユーザは操作部８であるマウスなどを操作して、表示部１０に表示された測量写真画像にて測標点を指定することができる。平面視画像生成部２０及び実体視画像生成部２２は表示部１０の画面５０に表示するオルソ画像５２、実体視画像５４に測標点の位置を示す「＋」印などのマーク（フローティングマーク５６）が重畳して表示される画像を生成する。これによりユーザは測標点の位置を容易に認識することができる。

図化システム２は上述のようにオルソ画像表示と実体視画像表示とを切り換えることができる。ユーザはオルソ画像にて地物の判読を容易に行うことができる領域については、オルソ画像を表示部１０に表示させてデジタイズ作業を行うことで、効率良く作業を進めることができる。一方、オルソ画像では地物の判読が難しかったりオクルージョンが生じていたりする個所や、高さの計測が必要となる個所では、表示画像を実体視画像に切り換えてデジタイズ作業を行うことで、判読精度や平面位置精度の向上を図ることができ、また高さを計測することができる。

図化システム２はこの表示画像を切り換えて行うデジタイズ作業を１つの画面上で可能とする。つまり、表示部１０の画面の同じ位置にオルソ画像５２と実体視画像５４とを切り換えて表示する。さらに図化システム２は当該切り換えにおいて、測標点（フローティングマーク５６）の画面上での位置（２次元位置）が変わらないようにする。また、図化システム２は当該表示画像の切り換え時に、測量写真画像の縮尺や向きも変えないようにする。例えば、オルソ画像表示から実体視画像表示への切り換え時には、平面視画像生成部２０に設定されている測標点の地表面上での位置及び画面上での位置、並びに測量写真画像の縮尺及び向きが実体視画像生成部２２に引き継がれ、逆に実体視画像表示からオルソ画像表示への切り換え時にはそれらは実体視画像生成部２２から平面視画像生成部２０へ引き継がれる。

このように１つの画面上で表示画像を切り換え、その際、測標点の画面上での位置や、測量写真画像の縮尺及び向きなどを維持することにより、ユーザはオルソ画像での計測と実体視画像での計測とを相互に切り換える際に、視点を移動させずにデジタイズの作業を継続することができ、また切り換え前後での表示画像の対応関係を把握する負担が軽減される。よって、図化システム２を用いることでデジタルマッピング処理におけるユーザの作業効率が向上する。

また、オルソ画像表示から実体視画像表示へ切り換えたとき、実体視画像生成部２２は、実体視画像５４にて測標点が地表又は地物の表面の標高に対応する奥行きに立体視される画像を生成する。具体的には、測標点の位置に映る地表又は地物の表面の標高は上述のように座標算出部２６により算出され、実体視画像生成部２２は実体視画像におけるフローティングマーク５６，５６’の横視差が当該標高に対応した値となるように設定する。またはフローティングマーク５６、５６’が一致するようにステレオペア画像等の視差画像の相互位置をずらす。これにより表示画像を実体視画像に切り換えたとき、フローティングマークは地表又は地物の表面に位置している実体視が得られる。一方、切り換え前のオルソ画像表示ではフローティングマークは画面に平面的に表示された地表又は地物の表面に位置しているように視認される。よって、実体視画像に切り換えたときのフローティングマークの奥行きを上述のように設定することで、表示画像切り換え時にフローティングマークが置かれた高さが変化する印象をユーザが受けにくくなりユーザの違和感が軽減され、ひいてはデジタイズ作業の効率低下の防止を図ることができる。

計測された測標点の座標や、地物等の輪郭に沿って入力された図形は、ユーザにより付加された属性情報などと共にデジタルマッピングデータ４０に格納される。

なお、既に述べたように実体視画像表示においてユーザは測標点の高さを変化させることができるが、実体視画像表示への切り換え後、ユーザが測標点の高さ変更の操作をしなければ、図化システム２は測標点が画面内で移動してもその高さを座標算出部２６がステレオマッチングで算出した地表又は地物の表面の標高に自動的に設定するように構成できる。これによりユーザが高さを取得するための操作の省力化を図ることができる。

表示画像生成部２８は例えば、フローティングマークの傍らに測標点の座標を表示することができ、実体視画像表示では当該座標として３次元座標５８ｂが表示される。また、オルソ画像表示では当該座標として基本的には２次元座標５８ａを表示することができる。一方、オルソ画像表示時においても座標算出部２６が、表示されているオルソ画像に対応するステレオペア画像に基づくステレオマッチング処理を行って、フローティングマークの位置での地表又は地物の表面の標高を算出し、表示画像生成部２８はオルソ画像５２に当該標高を含んだ３次元座標を表示してもよい。

［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係る図化システム６０を説明する。本実施形態の構成要素のうち上記第１の実施形態と共通のものには同一の符号を付して基本的に当該構成要素についての説明を省略し、主として第１の実施形態との相違点を説明する。

図３は、第２の実施形態に係る図化システム６０の概略のブロック図である。図化システム６０の処理部４は平面視画像生成部２０、ステレオペア画像生成部６２、座標算出部２６及び表示画像生成部２８としての機能を有する。

図化システム６０は表示部１０に測量写真画像として平面視画像であるオルソ画像を表示し、ユーザは当該オルソ画像上にて測標点を設定しデータ取得を行う。

ステレオペア画像生成部６２は、表示部１０に表示されるオルソ画像に対応する地表領域のステレオペア画像を生成する。

座標算出部２６は、ユーザが表示部１０に表示されたオルソ画像において指定した測標点（フローティングマーク）の位置を数値化する。座標算出部２６は測標点の地表面上での座標（２次元座標）に加え、表示されているオルソ画像に対応するステレオペア画像に基づくステレオマッチング処理を行って、測標点の位置での地表又は地物の表面の標高を算出し、測標点の３次元座標を求める。

表示画像生成部２８は、表示部１０の画面に表示する画像として、平面視画像生成部２０が生成したオルソ画像を含む画像を生成する。表示部１０の表示画像には、座標算出部２６により算出された測標点の３次元座標が例えば、フローティングマークの傍らなどに表示される。図化システム６０では、表示部１０に表示される測量写真画像は平面視画像であり、ユーザは測標点の高さを取得するための操作を行わない。しかし、図化システム６０が自動的に測標点の位置での地表又は地物の表面の標高を取得する。ユーザは画面に表示される当該標高を参考にして地物等の判読を容易に行うことが可能となる。

２，６０ 図化システム、４ 処理部、６ 記憶部、８ 操作部、１０ 表示部、２０ 平面視画像生成部、２２ 実体視画像生成部、２４ 表示画像切換処理部、２６ 座標算出部、２８ 表示画像生成部、３０ オルソ画像データ、３２ 空中写真データ、３４ 外部標定データ、３６ 内部標定データ、４０ デジタルマッピングデータ、６２ ステレオペア画像生成部。

Claims (7)

1. 画面に測量写真画像を表示し、当該測量写真画像上にてユーザが指定する測標点について座標データを計測し前記測量写真画像の図化データを生成する図化システムであって、
   前記測量写真画像として単画像からなる平面視画像を生成する平面視画像生成部と、
   前記測量写真画像として、ステレオペア画像に基づいて実体視画像を生成する実体視画像生成部と、
   ユーザの操作に応じて、前記画面へ表示させる表示画像を前記平面視画像及び前記実体視画像の相互間にて切り換える表示画像切換手段と、
   を有し、
   前記平面視画像生成部及び前記実体視画像生成部は、前記表示画像の切り換え時に、前記ユーザが前記平面視画像及び前記実体視画像それぞれにて認識する前記測標点の平面位置、前記測量写真画像の縮尺及び向きを維持すること、
   を特徴とする図化システム。
2. 請求項１に記載の図化システムにおいて、
   前記ステレオペア画像に対しステレオマッチング処理を行って前記測標点における標高を算出する座標算出部を有し、
   前記実体視画像生成部は、前記実体視画像として、前記測標点が前記標高に対応する奥行きに立体視される画像を生成すること、
   を特徴とする図化システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の図化システムにおいて、
   前記ステレオペア画像に対しステレオマッチング処理を行って前記測標点における標高を算出し、前記測標点の地表面上での座標及び前記標高からなる３次元座標を求める座標算出部と、
   前記画面に表示する画像として、前記測量写真画像及び前記３次元座標を表示する画像を生成する表示画像生成部と、
   を有することを特徴とする図化システム。
4. 画面に測量写真画像を表示し、当該測量写真画像上にてユーザが指定する測標点について座標データを計測し前記測量写真画像の図化データを生成する図化システムであって、
   前記測量写真画像として単画像からなる平面視画像を生成する平面視画像生成部と、
   前記平面視画像に対応する地表領域のステレオペア画像を生成するステレオペア画像生成部と、
   前記ステレオペア画像に対しステレオマッチング処理を行って前記測標点における標高を算出し、前記測標点の地表面上での座標及び前記標高からなる３次元座標を求める座標算出部と、
   前記画面に表示する画像として、前記測量写真画像及び前記３次元座標を表示する画像を生成する表示画像生成部と、
   を有することを特徴とする図化システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の図化システムにおいて、
   前記平面視画像はオルソ画像であること、を特徴とする図化システム。
6. 画面に測量写真画像を表示し、当該測量写真画像上にてユーザが指定する測標点について座標データを計測し前記測量写真画像の図化データを生成する図化方法であって、
   前記測量写真画像として単画像からなる平面視画像を生成する平面視画像生成ステップと、
   前記測量写真画像として、ステレオペア画像に基づいて実体視画像を生成する実体視画像生成ステップと、
   ユーザの操作に応じて、前記画面へ表示させる表示画像を前記平面視画像及び前記実体視画像の相互間にて切り換える表示画像切換ステップと、
   を有し、
   前記平面視画像生成ステップ及び前記実体視画像生成ステップは、前記表示画像の切り換え時に、前記ユーザが前記平面視画像及び前記実体視画像それぞれにて認識する前記測標点の平面位置、前記測量写真画像の縮尺及び向きを維持すること、
   を特徴とする図化方法。
7. コンピュータに、画面に測量写真画像を表示し、当該測量写真画像上にてユーザが指定する測標点について座標データを計測し前記測量写真画像の図化データを生成する処理を行わせるためのプログラムであって、当該コンピュータを、
   前記測量写真画像として単画像からなる平面視画像を生成する平面視画像生成手段、
   前記測量写真画像として、ステレオペア画像に基づいて実体視画像を生成する実体視画像生成手段、及び、
   ユーザの操作に応じて、前記画面へ表示させる表示画像を前記平面視画像及び前記実体視画像の相互間にて切り換える表示画像切換手段、として機能させ、
   前記平面視画像生成手段及び前記実体視画像生成手段は、前記表示画像の切り換え時に、前記ユーザが前記平面視画像及び前記実体視画像それぞれにて認識する前記測標点の平面位置、前記測量写真画像の縮尺及び向きを維持すること、
   を特徴とするプログラム。

Images