JP5905746B2 - レーザオルソ画像生成装置及びレーザオルソ画像生成のプログラム並びにレーザオルソ画像生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、高密度レーザ点群を用いてオルソ画像生成するレーザオルソ画像生成装置に関する。

オルソフォト画像というのは、視覚的なアピールが高いことから近年は様々なシステムに利用されている。

例えば、道路面のオルソフォトは道路の状態を読み取ったり地図を作製するうえで有効な情報であるので、従来は道路面の地形情報と道路面を撮影した画像とを用いて一般の航空写真を用いたオルソフォトと同様の手法で作成していた。

一方、航空機に搭載して取得したレーザデータを用いて画像化するものもある。

特開２００３−２９６７０６号公報

しかしながら、オルソフォトを得るには基本的に太陽光等の照明が必要であるから撮影時間が限られる。

また、道路面を撮影した画像は、例えばトンネルなど極端に露出が低くなる場所で品質が劣化する。

すなわち、これらの問題を解決するにはレーザデータを用いるのが望ましいがレーザデータはオルソフォトと比較すると解像度があらいので画像としてもちいるのに難点がある。

これに対して、近年は２ｃｍの解像度の高密度レーザというのがある。

この高密度レーザのレーザ点群（３次元点群ともいう）を用いて画像化するのに、画像を使わずに前述の３次元点群を取得する際の反射強度（もしくは反射率）を利用することが考えられるが、高密度レーザは点群の密度が細かいので容易かつ高速に画像化できなかった。

また、高密度レーザは、密度が細かいので道路上の樹木、電柱、電線等も忠実に取得する。例えば、道路上にまたがる樹木の葉も取得する。このため、道路上のマンホール、白線等が見えにくくなる。

本発明は上記の課題を鑑みてなされたもので、高密度のレーザ点群を用いてオルソフォトと同様な画像を容易、高速に得ることができると共に、不要な高密度のレーザ点群を除去した画像を直ぐに得ることができるレーザオルソ画像生成装置を得ることを目的とする。

本発明に係るレーザオルソ画像生成装置は、移動体に搭載した高密度レーザ器から対象範囲にスキャニングしながら数センチ間隔でレーザを発射し、得られた高密度のレーザデータであるレーザ点群（Ｌｉ）を用いて、設定された出力範囲（Ｄｉ：対象範囲＞Ｄｉ）のレーザオルソ画像を作成するレーザオルソ画像生成装置であって、
画像が生成される画像メモリと、
前記対象範囲の前記レーザ点群（Ｌｉ）が記憶された第１の記憶手段と、
前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）が記憶される第２の記憶手段と、
を備え、
（Ａ）．二次元座標で前記出力範囲（Ｄｉ）を定義する手段と、
（Ｂ）．該出力範囲（Ｄｉ）に対応する前記レーザ点群（Ｌｉ）を前記第１の記憶手段から全て読み込んで前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）として前記第２の記憶手段に記憶する手段と、
（Ｃ）．設定された前記数センチ以下（同じ含む）の解像度（ｄｉ）で前記画像メモリの
ピクセルを定義する手段と、
（Ｄ）．前記出力範囲（Ｄｉ）のレーザ点群（Ｌｉ´）に前記ピクセルに対応する領域を定義し、これを順次指定する手段と、
（Ｅ）．該指定毎に、この領域内の中心座標に対して最も近傍のレーザ点群（Ｌｉ´）を決定する手段と、
（Ｆ）．この決定したレーザ点群（Ｌｉ´）の反射強度を読込み、この反射強度に応じたグレースケール値を求める手段と、
（Ｇ）．前記指定された領域毎に、その縦横座標を前記画像メモリにおけるピクセルの位置とし、このピクセルに前記グレースケール値を割り付ける手段と、
（Ｈ）．このグレースケール値の画像を前記レーザオルソ画像として出力する手段と
を備えたことを要旨とする。

以上のように本発明によれば、非常に細かな高密度レーザ点群であってもオルソフォト画像と同様なレーザオルソ画像を表示させることができる。
また、所望のレーザオルソ出力範囲の全体をレーザオルソ画像として表示させることができる。
また、ピクセルの中心から最も近傍のレーザ点の反射強度に応じた色値を割り当てることにより、作成されたレーザオルソ画像には不要に黒くなる箇所が少なくなるので滑らかなレーザオルソ画像を得ている。

本実施の形態のレーザオルソ画像生成装置１の概略構成図である。 レーザ計測車両に搭載された測定装置の概略構成図である。 データベース１０のレーザ点群Ｌｉの説明図である。 レーザ点群のレーザ投影用メモリ（画像メモリ）への投影を説明する説明図である。 視点Ｃｉでのレーザ点群の表示を説明する説明図ある。 道路立体Ｂｉに読み込まれたレーザ点群の表示を説明する説明図である。 本実施の形態の画面に表示されたレーザオルソ画像の説明図である。 本実施の形態のレーザオルソ画像生成装置の具体図である。 メッシュレイヤ作成・選択処理部１１の概略構成図である。 各メッシュレイヤの関係を説明する説明図である。 各メッシュの分割数と１辺の長さの関係を説明する説明図である。 メッシュとレーザ点群の関係を説明する説明図である。 １ｍメッシュでのレーザ点群と１０ｍメッシュでのレーザ点群の表示例の説明図である。 視点を測定装置付近に下げて視点方向を前方にして見せたレーザ点群の画像の説明図である。 メッシュレイヤ作成処理を説明するフローチャートである。 レーザ点群をメモリ２９ｂ、３１ｂに得るまでの過程を説明するフローチャートである。 レーザ点群をメモリ２９ｂ、３１ｂに得るまでの過程を説明するフローチャートである。 点群データ範囲を説明する説明図である。 内外判定を説明する説明図である。 メモリ３３のデータを説明する説明図である。 抽出処理（内外判定）を説明するフローチャートである。 抽出処理（内外判定）を説明する説明図である。 道路部分抽出処理部の概略構成図である。 道路部分抽出処理を説明するフローチャートである。 道路部分抽出処理を説明するフローチャートである。 道路幅Ｗｉの定義を説明する説明図である。 道路立体の生成を説明する説明図である。 道路立体に割り付けられたレーザ点群を説明する説明図である。 図２８の補足図である。 道路立体Ｂｉを用いない場合のレーザ点群の表示を説明する説明図である。 本実施の形態の道路立体Ｂｉを用いた場合のレーザ点群の表示を説明する説明図である。 レーザオルソ画像作成処理部１４の概略構成図である。 レーザオルソ画像作成処理部１４の動作を説明するフローチャートである。 レーザオルソ画像作成処理部１４の動作を説明するフローチャートである。 ピクセルの色の決定処理を説明する説明図である。 ピクセルの色の決定処理を説明する説明図である。 本実施の形態によるレーザオルソ画像と通常のオルソ画像との違いを説明する説明図である。 走行軌跡Ｐｉの位置Ｐｎ直下のレーザ点Ｌｐｉの検索を説明する説明図である。

以下に示す本実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構造、配置は下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。

本実施の形態のレーザオルソフォト画像作成装置（作成方法）は、航空機等によって得た高密度レーザデータを用いてもかまわないが、本実施の形態においては、車両に高密度レーザ測定機を取り付けて得た高密度レーザデータを用いるとして説明する。

（本実施の形態の概要）
本実施形態は、表示用の画像メモリにおけるメッシュ（ピクセルともいう）を、レーザ計測車両、航空機等で取得された高密度（間隔5cm以下程度）に取得されたレーザ点群（高密度のレーザデータ群）の解像度に対応するサイズでそのピクセル（メッシュ）に定義する。

そして、この高密度のレーザデータ（以下単にレーザデータＬｉという）の反射鏡度（又は反射率）に基づく色（グレースケール等；所定の色値でもかまわない）をピクセルに付与して道路面を鉛直からみたように正射投影したような画像（以下レーザオルソ画像という）を作成する。つまり、撮影時の天候や照明条件に左右されない道路面の画像地図を作製する。但し、航空機で用いるレーザの解像度は２５cm程度が好ましい。

（１）上記道路面のレーザオルソ画像においては、道路面以外の点を除去することにより、道路上の構造物（電柱・植栽・電線・トンネル等）が上に覆いかぶさらない路面のみを画像化する。

（２）上記の（１）を高速に実現するために、レーザ計測移動体（車両）の撮影時の軌跡（移動軌跡：ＧＰＳ、慣性航法装置）を利用して路面の点群をあらかじめクラス分けし、その点を利用して道路面のレーザオルソ画像を作製する。

より具体的には、所定間隔（１ｃｍ、１０ｃｍ、１ｍ、１０ｍ、１００ｍ・・・）のメッシュ（メッシュ番号付加）を形成したレイヤ（平面直角座標系が定義されたメモリ）を生成し、これらをメッシュ間隔毎にクラス分けする。

そして、これらのレイヤにレーザ点群を格納するときに、そのレイヤの種類に応じてレーザ点群（複数のレーザデータともいう）の数を間引いて格納する。つまり、メッシュ番号にレーザ点群（１個含む）が関連付けられたリストである。

なお、本実施の形態ではこの最小メッシュレイヤのリストを点群データ範囲Ｄｐ（メッシュ番号含む）と称する。

このとき、所定のレイヤ（本実施の形態では後述する最小メッシュレイヤー）の各メッシュを、メッシュＩＤ（メッシュ間隔Ｄｍ（１ｍ×１ｍ）で管理している。このメッシュＩＤは、レイヤの種類、メッシュ位置（Ｘ軸方向、Ｙ方向）をメッシュ間隔Ｄｍで定義している。

そして、例えば移動軌跡を表示した画像上（以下移動軌跡画像：平面直角座標系）において、設定されたレーザオルソ出力範囲Ｄｉを前述のメッシュ間隔Ｄｍで定義する。

さらに、幅Ｗｉと高さｈｉとを入力させて、移動軌跡の所定間隔の位置毎にこの幅Ｗｉと高さｈｉ（例えば路面高さがｈｉの中心）とからなる道路立体Ｂｉを生成し、この道路立体Ｂｉに最小メッシュレイヤのレーザ点群を格納し、これらの道路立体Ｂｉを連結した連結道路立体ＢＢｉを得る。

また、レーザオルソ出力範囲Ｄｉをオルソ画像（レーザオルソ画像という）として画面に表示させるための所定の解像度ｄｉ（ｄｘ、ｄｙ：５ｃｍ以下（２ｃｍ））を入力させ、この解像度ｄｉのサイズのピクセル（メッシュ）を画像メモリに定義する。

そして、このピクセル内に含まれるレーザデータＬｉを連結道路立体ＢＢｉから検索し、このレーザデータＬｉの反射強度に応じた色（グレースケール値）でそのピクセルを表示する。

以下に図面を用いて具体的に説明する。

図１は本実施の形態のレーザオルソ画像生成装置１の概略構成図である。なお、本実施の形態で用いる各座標系は、横メルカトル図法に基づく、所定の位置を原点とした国家座標系である二次元座標系で定義している。本実施の形態では平面直角座標系（Ａ）と称する。

本実施の形態においては、高密度レーザデータ（ｘ、ｙ、ｚ、反射強度ｉｎ、ＲＧＢ値、発射時間、受信時間）を記憶したデータベース１０と、メッシュレイヤ作成処理部１１と、レーザデータ投影処理部１２と、道路部分抽出処理部１３と、レーザオルソ画像作成部１４と、データエリア図表示部１５等を備えている。

前述の高密度のレーザデータＬｉは、例えば図１に示すレーザ計測車両２によって計測する。

レーザ計測車両２は例えば図２に示すように、車両の上に高密度レーザースキャナ２ａ、２ｂ、２ｃ（単に高密度レーザ器ともいう）と、ＧＰＳ受信機２ｄ等を備えた測定装置を搭載している。また、カメラを複数備えてもよい。これらのレーザスキャナは、到達距離が８０ｍ〜１００ｍの範囲であり、傾斜４５度で周囲１８０度、２７０度又は３６０度の範囲を計測する。

そして、取得した高密度のレーザデータＬｉは、レーザを照射した対象物のスポット点の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、レーザデータＬｉの発射時間と、受信時間と、反射強度Ｉｎ、ＲＧＢ等から構成されている。また、ＧＰＳデータ（移動軌跡ともいう）も取得する。これらはＣＤＲＯＭ３に格納されている。

次に、レーザオルソ画像生成装置１（コンピュータシステム）がこれらのレーザデータＬｉをデータベース１０に格納する。なお、ＧＰＳデータ（移動軌跡ともいう）は、レーザデータＬｉに対応させてもよい。また、レーザデータＬｉはデータ量が多いので複数ファイルに分けて保存している。

さらに、レーザ計測車両２には、取得したデータを記録する記録部（図示せず）と、ハイブリット慣性航法装置等（図示せず）を備えており、自動車の位置・姿勢を取得することができる。これらのハイブリット慣性航法装置で取得した位置、姿勢は移動軌跡の位置Ｐｎｉに対応させて保存してもよい。

このハイブリット慣性航法装置の位置、姿勢と、ＧＰＳ位置等を用いて前述の対象物のスポット点の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求めている。

また、前述のレーザスキャナ２ａ〜２ｃは、水平方向に４５度傾けて配置され、各々ピッチ間隔は０，５ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍ、４ｃｍ又は５ｃｍにされている。

すなわち、データベース１０には、図３に示すように、レーザデータＬｉ（Ｌ１、Ｌ２、・・）がその三次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）と、反射強度と、発射時間等が対応させられて記憶されている。

なお、前述の三次元座標系は、横メルカトル図法に基づく、所定の位置を原点とした座標系（Ａ）で定義している。

データエリア図表示部１５は、地図データベース２１から日本地図（横メルトカル図法に基づく平面直角座標系）を画面２３に表示し、この日本地図において指定されたエリアに対応するレーザ取得図（横メルトカル図法に基づく平面直角座標系）をエリア図データベース２２から抽出して画面２３に表示する。

メッシュレイヤ作成処理部１１は、入力された最小メッシュサイズ（１ｃｍ×１ｃｍ、１０ｃｍ×１０ｃｍ又は１ｍ×１ｍ）を読み込み（本実施の形態では１ｍ×１ｍ）、この最小メッシュサイズ（１ｍ×１ｍ）の最小メッシュレイヤをメモリ１７ａに生成する。

そして、データベース１０に記憶されている高密度のレーザデータＬｉ（（ｘ、ｙ、ｚ）、反射強度ｉｎ、ＲＧＢ値）を最小メッシュレイヤ（平面直角座標系：座標系（Ａ）と同じ）に記憶する。

次に、最小メッシュサイズを基準にして、メッシュ（格子）が１０倍、１００倍・・の上位メッシュレイヤを作成し、この上位メッシュに最小メッシュレイヤの高密度のレーザデータＬｉを間引いて格納する。

すなわち、メモリ１７ｂ、１７ｃ、・・のメッシュには、レーザデータＬｉ（Ｌ１、Ｌ２、・・）の三次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）と反射強度Ｉｎ等が割り付けられている。なお、これらのメッシュには、メッシュ番号（（１）、（２）・・・）が割り付けられている。つまり、メッシュ番号にレーザデータＬｉが対応させれたリストである。

図１においてはメモリ１７ｂ、１７ｃ、・・のメッシュは平面直角座標系で定義されているが、三次元的にｘ，ｙ、ｚと載している。このｚはｘ，ｙのメッシュに割り付けられている標高値を示すものであり、この標高値が割り付けられているレイヤーであることを強調するためにｘ、ｙ、ｚと記載した。

レーザデータ投影部１２は、入力した視点Ｃｉ（位置）、方向Ｈｃｉを読み込みこの視点Ｃｉ（位置）に対応するメッシュレイヤ（１７ａ、１７ｂ、・・）を選択して引き当て、方向Ｈｃｉで投影したレーザデータＬｉ（元データともいう）を投影用メモリ１８ｉ（１８ａ、１８ｂ又は１８ｃ）に読み込む。

この投影用メモリ１８ａ、１８ｂ、１８ｃは画像メモリであり、上面用（Ｘ−Ｙ）を１８ａ、側面用（Ｚ−Ｙ）を１８ｂ、正面用（Ｚ−Ｘ）を１８ｃ（図示せず）としている。この投影用メモリ１８ａ、１８ｂ、１８ｃは前述と同じ座標系（Ａ）で定義されている。

つまり、レーザ投影部１２は、表示させたい面に応じて、いずれかの投影メモリ１８ａ、１８ｂ又は１８ｃを選んで読み込む。

すなわち、上面の投影の場合には、図４に示すようにＸ−Ｙ面の投影用メモリ１８ａ（Ｘ−Ｙ面）を視点Ｃｉに応じて移動させて選択されたメッシュレイヤのレーザ点群Ｌｉをその投影用メモリ１８ａのメッシュ（ピクセル）に内挿している。

画像出力部１６はレーザ点群投影用メモリ１８ｉのレーザ点群（複数のレーザデータ）を読み出して画像として画面２３に表示する（図５参照）。

また、画像出力部１６、レーザ点群用投影用メモリ１８ｉ、レーザデータ投影部１２をグラフィックアクセラレータと称してもよい。

道路部分抽出処理部１３は、レーザオルソ出力範囲Ｄｉ（切出部分ともいう）における移動軌跡Ｐｉ上の所定位置間の道路立体Ｂｉを、入力された道路幅Ｗｉと高さｈｉ等に基づいてメモリ１９ｉ（１９ａ、１９ｂ・・・）に生成し、これらの道路立体Ｂｉに対応する範囲の最小メッシュレイヤのレーザ点群を格納して前述の最小メッシュレイヤのメッシュ間隔で定義する。

なお、道路立体Ｂｉの生成には、メモリ２６ａに記憶されている走行軌跡Ｐｉの各位置Ｐｎｉ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のＸ、Ｙを使用する。但し、この移動軌跡Ｐｉの位置Ｐｎｉ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のＺは、車両の高密度レーザ器の高さＨｉを引いた値である。つまり、Ｚは路面高さＺＨｉ（ＺＨｉ＝Ｚ―Ｈｉ）にされている。より具体的には、図示しないＺ値補正部によって移動軌跡Ｐｉの位置Ｐｎｉ毎に、そのＺ値から車両上の高密度レーザ器までの高さＨｉが間引かれた値を路面高ＺＨｉとする。

また、メモリ２６ｂに記憶されている任意の道路幅Ｗｉ（切出幅ともいう）と任意の高さｈｉとを用いる。

そして、街路樹等の上部・下部構造物は取り除くため、入力された道路面の高さｈｉ（切出高さともいう）を取得し、その高さから一定の高さを持たせた道路立体Ｂｉ（６面体）を決定する（図６参照）。図６は道路立体Ｂｉに読み込まれたレーザ点群を表示させた図である。

そして、以上の処理を走行軌跡における位置Ｐｎｉと次の位置Ｐｎｉ＋１毎について実施して、ｎ個の道路立体Ｂｉを得て、これらを統合（連結）する（連結道路立体ＢＢｉ）。

レーザオルソ画像作成処理部１４は、入力された解像度（５ｃｍ以下）で後述する画像メモリのピクセルを定義し、このピクセルを含む連結道路立体ＢＢｉ内の道路立体Ｂｉのメッシュを検索して、このピクセル内に存在する所定のレーザデータの反射強度に応じた色値（グレースケール値）をそのピクセルに付与して表示させる（図７参照）。

（図１の詳細具体例）
本実施の形態のレーザオルソ画像生成装置１は、より具体的には図８に示す構成にしている。

図８は本実施の形態のレーザオルソ画像生成装置１のより具体的な構成図である。図８において図１と同様場部分については説明を省略する。また、レーザデータ投影部１２、メモリ１８は省略する。

図８に示すように、範囲ＩＤコード変換部２７と、レーザ点群抽出部３０等を備えている。

なお、データエリア図表示部１５は、移動軌跡（平面直角座標系で定義：Ｚは路面高さ）を記憶しているメモリ２６ａの移動軌跡を画面２３に表示させ（移動軌跡画像）、この選択された範囲をレーザオルソ出力範囲Ｄｉとして範囲ＩＤコード変換部２７に出力する。

また、レーザオルソ出力範囲Ｄｉは、移動軌跡を表示させないでオペレータが直接、キーボードを用いて入力してもよい。

範囲ＩＤコード変換部２７は、入力されたレーザオルソ出力範囲Ｄｉ（（ｘｍｉｎ，ｙｍｉｎ）、（ｘｍａｘ、ｙｍａｘ）：平面直角座標）の各々の座標（ｘｍｉｎ，ｙｍｉｎ）、（ｘｍａｘ、ｙｍａｘ）を、最小メッシュレイヤの最小メッシュ間隔Ｄｍで割る。

つまり、メッシュ階層レベル、X方向の範囲、Y方向の範囲]という文字列（メッシュＩＤという）で、点群データ範囲Ｄｐ（最小メッシュレイヤのレーザデータ）におけるレーザオルソ出力範囲Ｄｉを定義する。

そして、このレーザオルソ出力範囲ＤｉのメッシュＩＤと点群データ範囲Ｄｐ（最小メッシュレイヤ）のメッシュの番号（（１）、（２）・・）とを関連付けてメモリ２９に記憶する（ＤｉメッシュＩＤリストと称する）。

なお、ＤｉメッシュＩＤリストとＤｉのレーザデータとを関連付けて一つのメモリに記憶してもよいが、本実施の形態では、メッシュＩＤとメッシュ番号とを関連付けたデータはＤｉメッシュＩＤリストとしてメモリ２９ａに記憶し、Ｄｉのレーザデータはメモリ２９ｂ（平面直角座標系）に記憶している。

また、範囲ＩＤコード変換部２７は、レーザオルソ出力範囲Ｄｉ（平面直角座標）がメッシュＩＤで定義されると、この出力範囲Ｄｉを含む大きさの検索範囲Ｄｒ（平面直角座標）を求め、この検索範囲Ｄｒを最小メッシュ間隔Ｄｍで定義する。

そして、この検索範囲Ｄｒに対応する点群データ範囲Ｄｐ（メモリ１７ａ：最小メッシュレイヤ）におけるメッシュの番号（（１）、（２）・・）とそのメッシュＩＤとを関連付けてメモリ３１に記憶する（ＤｒメッシュＩＤリストと称する）。

なお、ＤｒメッシュＩＤリストとＤｒのレーザデータとを関連付けて一つのメモリに記憶してもよいが、本実施の形態では、メッシュＩＤとメッシュ番号とを関連付けたデータはＤｒメッシュＩＤリストとしてメモリ３１ａに記憶し、Ｄｒのレーザデータはメモリ３１ｂ（平面直角座標系）に記憶している。

レーザ点群抽出部３０は、ワーキング用のメモリ３２にレーザオルソ出力範囲Ｄｉ、出力範囲Ｄｒ、点群データ範囲Ｄｐを定義して内外判定を行って、メモリ２９ａに記憶されているＤｉメッシュＩＤリスト（レーザオルソ出力範囲Ｄｉ）のメッシュ番号を有する点群データ範囲Ｄｐ（最小メッシュレイヤ；メモリ１７ａ）のレーザデータＬｉをメモリ３３に全て取り込む（メッシュ、メッシュ番号、レーザ点群含む）。

なお、メモリ１７ａ、メモリ２９、メモリ３１、メモリ３３とを１つのメモリにして、各々のデータを関係づけて記憶してもよい。

なお、内外判定についてはフローを用いて詳細に後述する。

＜各部の詳細説明＞
（メッシュレイヤ作成処理部１１）
図９はメッシュレイヤ作成処理部１１の概略構成図である。図９において図１と同様なものは説明を省略する。

メッシュレイヤ作成処理部１１は、最小メッシュ作成部１１１と、上位メッシュ作成部１１２と、レーザデータ読込部１１３と、メッシュレイヤ選択部１１６等を備えている。

最小メッシュ作成部１１１は、最小メッシュサイズ（１ｃｍ、１０ｃｍ、１ｍ）の入力に伴ってその格子サイズのメッシュ（平面直角座標系）をメモリ１７ａに生成し（最小メッシュと称する）、レーザデータＬｉをデータベース１０から読み出してこの最小メッシュに割り付ける。また、メモリ１７ａｂには、最小メッシュサイズに基づいたメッシュＩＤを求め、これをＤｐメッシュＩＤリストとして記憶する。

上位メッシュ作成部１１２は、最小メッシュが生成されに伴ってこの最小メッシュの格子サイズの１０倍単位の格子を有するメッシュを作成し（上位メッシュという）、それぞれの大きさに応じてメモリ１７ｂ、１７ｃ、・・に記憶する。上位メッシュにおいてもＤｐメッシュＩＤリストを作成しているが、本実施の形態では説明を省略する。

すなわち、図１０（ａ）に示すように例えば１ｍ×１ｍの格子の最小メッシュを作成し、この最小メッシュの格子を横１０、縦１０個を集めた領域を１個の格子（１０ｍ×１０ｍ）の上位メッシュを（図１０（ｂ））、さらにこの上位メッシュの格子を横１０、縦１０個を集めた領域を１個の格子とする、さらに上位のメッシュを作成する。このような上位メッシュの作成を順次作成する（例えば１００ｋｍ×１００ｋｍまで：図１１、図１２参照）。

つまり、各メッシュは階層（レイヤ）になっている。但し、これらの上位メッシュの原点は最小メッシュの平面直角座標系と同じである。図１２はメッシュとレーザ点群との関係を示している。

上位用代表レーザデータ抽出部１１５は、上位メッシュ作成部１１２によって上位メッシュがメモリ１７ｂに作成されると、最小メッシュのレーザ点群を所定のルールで間引いてその上位メッシュの各格子に割り付ける。また、メモリ１７ｃに上位メッシュが作成されると、そのメモリ１７ｂのレーザ点群をさらに間引いてメモリ１７ｃの次に上位の上位メッシュの格子に割り付ける。このような処理を１００ｋｍメッシュまで繰り返す。

なお、１ｍ×１ｍの最小メッシュには、２ｃｍ間隔のレーザデータの間隔の場合は、数千個のレーザデータが存在することになるが、本実施の形態では最小メッシュにレーザ点群を格納するときに、レーザデータを間引いている。例えば１／１０程度間引く。

すなわち、上記の最小メッシュ（以下最小メッシュレイヤ）、上位メッシュ（以下上位メッシュレイヤという）には、レーザ点群（Ｌ１、Ｌ２、・・）がその三次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）と、反射強度と、発射時間等が割り付けられている。

なお、各メッシュレイヤは、その格子のサイズに応じて視点Ｃｉが対応づけられている。例えば、１ｃｍ×１ｃｍの格子のメッシュレイヤは、５ｍ〜１０ｍの高さ、１０ｃｍ×１０ｃｍは１０ｍ〜３０ｍの高さ、１ｍ×１ｍは３０ｍ〜３００ｍ高さ、１００ｍ×１０ｍは３００ｍ〜３ｋｍの高さとなっている。

さらに、各レイヤの各メッシュにはメッシュ番号が割り付けられている。

メッシュレイヤ選択部１１６は、メモリ１７ａの最小メッシュレイヤを選択詳細メッシュとしてメモリ１１７に記憶すると共に、メモリ１１８ａ、メモリ１１８ｂ・・に概要メッシュレイヤを記憶する。この概要メッシュレイヤというのは、例えば選択詳細メッシュレイヤが１ｍ×１ｍの場合において、移動軌跡の垂直方向の視点Ｃｉを基準として距離が８０ｍ〜２００ｍの場合は、１０ｍ×１０ｍのメッシュレイヤをメモリ１１８ｂに、２００ｍ〜４００ｍの距離には１００ｍ×１００ｍのメッシュレイヤをメモリ１１８ｃに記憶する。

すなわち、視点に近いメッシュは詳細レベルのレーザ点群を、遠い場合は視点から遠い概要レベルのメッシュの点群を読み込んでいる。

なお、これらのメモリ１７ａ、１７ｂは一つのメモリに生成してもかまわない。

レーザデータ投影処理部１２は、メッシュレイヤが選択されると、このメッシュレイヤの格子の大きさのメッシュをレーザ用投影メモリ１８ｉに生成する。そして、視点Ｃｉ、方向Ｈｃｉを読み込み、方向Ｈｃｉが上方向の場合は、レーザ点群投影用メモリ１８ａを視点Ｃｉ、方向Ｈｃｉに位置させてこのメモリのメッシュ（ピクセル）にメモリ１１７の選択詳細メッシュレイヤのレーザ点群を内挿する。また、他のレーザ投影用メモリ１８ｂ、１８ｃには、概要メッシュレイヤのレーザ点群を内挿する。但し、他のレーザ投影用メモリ１８ｂ、１８ｃには異なる１８ａのメッシュより大きなメッシュが作成されている。

つまり、概要メッシュレイヤのメッシュの大きさのメッシュが定義されている。

画像出力部１６は、レーザ点群投影用メモリ１８ｉのピクセルに内挿された画像を画面２３に表示する（図１２参照）。

なお、視点Ｃｉを例えば１０ｍ程度にした場合で１ｍメッシュでのレーザ点群の表示を図１３（ａ）に示し、視点Ｃｉを例えば１０ｍ程度にした場合で１０ｍメッシュでのレーザ点群の表示を図１３（ｂ）に示す。１ｍメッシュに対して１０ｍメッシュはレーザ点群が間引かれているので粗くなっている。

また、視点Ｃｉを道路面付近に位置させて、視点方向Ｈｃｉを変えた場合の図を図１４に示す。図１４には１０ｃｍメッシュ、１ｍメッシュの枠を表示している。なお、図１４の奥は１０ｍメッシュの枠である。また、図５は１０ｍメッシュに割り付けられているレーザ点群Ｌｉを視点に応じた距離で表示した例を示している。図５において最小の枠は１０ｍメッシュを示し、その次の枠は１００ｍメッシュの枠を示している。

次に、図１５のフローチャートを用いてメッシュレイヤ作成を説明する。

最小メッシュ作成部１１１は、最小メッシュサイズ（例えば１ｍ）の入力に伴ってその最小メッシュサイズ等をメモリ（図示せず）に読み込む（Ｓ１４１）。このメモリには最小メッシュレイヤの格子サイズ、該格子サイズより順次ｎ倍大きくなる格子を有する上位メッシュレイヤの各々の格子サイズ（最小メッシュの格子が１ｍの場合は、１０ｍ、１００ｍ・・）、各々の上位メッシュレイヤの高密度レーザ点群の間引き数（１ｍメッシュ内に例えば４０００点の場合は、１０ｍメッシュではその１０分の１）が記憶されている。

次に、最小メッシュ作成部１１１は、格子サイズが例えば縦１ｍ×横１ｍの最小メッシュをメモリ１７ａに作成する（Ｓ１４２）。これらの最小メッシュにはメッシュ番号が割り付けられる。

次に、データベース１０の元データであるレーザ点群（例えば１ｃｍ間隔の点群）を読み込みメモリ１７ａの最小メッシュに格納（割り付ける）する（Ｓ１４３）。

次に、最小メッシュ作成部１１１は、最小メッシュの縦１０個、横１０個を１つの格子とする１０ｍメッシュの上位メッシュを作成する（Ｓ１４４）。

次に、最小メッシュレイヤの各格子（メッシュ）のレーザ点群の間隔が一定になるように間引いて（例えば１／１０）、これを１０ｍメッシュの上位メッシュに格納（割付）する（Ｓ１４５）。そして、メッシュサイズが１００ｋｍ×１００ｋｍまで作成したかどうかを判断し、作成していない場合は処理をＳ１４４に戻して次の大きさのメッシュを作成する（Ｓ１４６）。

（レーザ点群をメモリ２９ｂ、３１ｂに得るまでの過程）
次に、道路部分抽出処理部１３について説明するが、その前提としてレーザオルソ出力範囲Ｄｉのレーザ点群をメモリ２９ｂ、メモリ３１ｂに得るまでの過程を図１６、図１７のフローチャートを用いて補充説明する。

データエリア図表示部１５は、メモリ２６ａから移動軌跡（平面直角座標系）を読み込
んでこれを画像出力部１６によって画面に表示（移動軌跡画像：平面直角座標系）させる
（Ｓ１６１）。

次に、オペレータは、この移動軌跡画像上においてレーザオルソ出力範囲Ｄｉ[（ｘｍｉｎ，ｙｍｉｎ）、（ｘｍａｘ，ｙｍａｘ）：例えば、交差点の範囲]]をマウス等を用いて入力する（Ｓ１６２ａ）。

次に、範囲ＩＤコード変換部２７は、入力されたレーザオルソ出力範囲Ｄｉをメモリ１７ａの点群データ範囲Ｄｐ上に定義する（Ｓ１６２ｂ：図１８（ａ）参照）。

具体的には、ワーキングメモリ３２にレーザ点群データ範囲Ｄｐを定義して、レーザオルソ出力範囲Ｄｉを定義する。

次に、オペレータは最小メッシュサイズをマウス、キーボードを用いて入力する（Ｓ１６４）。本実施の形態では最小メッシュサイズは１ｍ×１ｍである。なお、最小メッシュサイズは予めメモリ（図示せず）に記憶しておいてもよい。

次に、範囲ＩＤコード変換部２７は、この最小メッシュサイズＤｍを読み込み（Ｓ１６５）、この最小メッシュサイズの最小メッシュレイヤ（点群データ範囲Ｄｐ：メモリ１７ａ）を引き当てる（Ｓ１６６）。

図１８（ａ）においては、メモリ１７ａの点群データ範囲Ｄｐが、平面直角座標系においてその最小値は（−６０，４０１．９）、（−４１，２７８．２）で、最大値は、（−５９，７５６．９）、（−４０，６１９．１）の場合を示し、レーザオルソ出力範囲Ｄｉの最小値は（−６０，１３１．６）、（−４０，９９４．６）で、最大値は、（−６０，０１４１．９）、（−４０，８３７．５）の場合を示している。但し、この座標系の単位はｍである。

次に、範囲ＩＤコード変換部２７は、定義されたレーザオルソ出力範囲ＤｉをメッシュＩＤで定義する（Ｓ１６７）。そして、これを前述のＤｉメッシュＩＤリストとしてメモリ２９ａに記憶する（Ｓ１６８）。

前述のレーザオルソ出力範囲ＤｉのメッシュＩＤでの定義は、
移動軌跡の画像の座標をＸｉ（Ｄｉｘｉ）、Ｙｉ（Ｄｉｙｉ）とし、最小メッシュの間隔をＤｍとすると、
点(Xi, Yi)の含まれるメッシュIDは(INT(Xi/Dm), INT(Yi/Dm))として計算する。

但し、INT(x))はxを超えない最大の整数（負の値の場合は最小の整数）である。従って、メッシュIDは[メッシュ階層レベル][X方向の範囲][Y方向の範囲]という文字列となる。

このため、メッシュ階層レベルはメッシュ間隔が1cmの場合は1、10cm間隔の場合は2、1m間隔の場合は3・・・と定義される。

図１８（ａ）においては、
レーザオルソ出力範囲Ｄｉの最小値は(-60,131.6, -40,994.6)、最小メッシュ間隔は1mであるので、X方向のIDは（INT(-60,131.6/1)となるから、M60132である。また、Y方向のIDは（INT(-40,994.6/1)となるから、M40995となる。よって、レーザオルソ出力範囲Ｄｉの最小メッシュIDは3M60132M40995となる。

すなわち、移動軌跡画像上において指定されたレーザオルソ出力範囲Ｄｉに対応する最小メッシュレイヤにおける範囲を、そのレイヤの各メッシュＩＤで定義している。

一方、レーザオルソ出力範囲Ｄｉの最大値は (-60,014.1, -40,837.5)で 、最小メッシュ間隔は1mであるので、X方向のIDはM60015、Y方向のIDはM40838となる。よって、最小メッシュIDは3M60015M40838となる。

そして、図１６に示すように、範囲ＩＤコード変換部２７は、レーザオルソ出力範囲Ｄｉを含む大きなエリアを検索範囲Ｄｒとして生成する（Ｓ１６９ａ：図１８（ｂ）参照）。

つまり、点群データ範囲Dpにおいて、レーザオルソ出力範囲Ｄｉ[(Xmin, Ymin)、(Xmax
, Ymax)]を含む大きさの範囲を検索範囲Ｄｒを決定する。最小単位（1cmまたは10cmまた
は1m）のものを使用する。

この検索範囲Ｄｒを生成するのは、移動軌跡の画像というのは解像度が細かいので、レーザオルソ出力範囲Ｄｉの縁が点群データ範囲Ｄｐのメッシュ内のどこかにまたがっている場合があるためである。

次に、検索範囲Ｄｒに対応する点群データ範囲ＤｐのメッシュＩＤをメモリ３１ａにメモリ１７ａｂからロードする（Ｓ１６９ｂ）。これは、ステップＳ１６７で用いた式、メッシュIDは(INT(Xi/Dm), INT(Yi/Dm))として計算する。

次に、点群データ範囲Ｄｐ、検索範囲Ｄｒ、レーザオルソ出力範囲Ｄｉの枠をメモリ３２に定義する（Ｓ１７１ａ）。

次に、このレーザオルソ出力範囲Ｄｉと検索範囲Ｄｒとを比較していずれかの範囲が大きいかどうかを判断する（Ｓ１７１ｂ）。

図１６のステップＳ１７１ｂにおいて、レーザオルソ出力範囲Ｄｉが検索範囲Ｄｒに対して大きな範囲と判定した場合は、レーザオルソ出力範囲Ｄｉを検索範囲Ｄｒとし、かつ検索範囲Ｄｒをレーザオルソ出力範囲Ｄｉとして処理を図１６に示すステップＳ１６７に移す（Ｓ１７３）。

また、ステップＳ１７１ｂにおいて、レーザオルソ出力範囲Ｄｉが検索範囲Ｄｒより小さいと判定した場合は、図１７のステップ１８１に処理を移す。

そして、図１７に示すように、レーザ点群抽出部３０は、メモリ３１ａのＤｒメッシュＩＤリスト（Ｄｒ）を読み込み、このメッシュＩＤのメッシュ番号に関連づけれている点群データ範囲Ｄｐ（メモリ１７ａ、最小メッシュレイヤ）のレーザデータをメモリ１７ａから全て抽出してメモリ３１ｂに記憶する（Ｓ１８１）。つまり、メモリ３１ｂにＤｒメッシュＩＤリストに対応するレーザ点群を、メッシュＩＤをキーとして得ることになる。

次に、レーザ点群抽出部３０は、メモリ２９ａのＤｉメッシュＩＤリスト（Ｄｉ）を読み込み、このメッシュＩＤのメッシュ番号に関連づけられている点群データ範囲Ｄｐ（メモリ１７ａ、最小メッシュレイヤ）のレーザ点群をメモリ１７ａから全て抽出してメモリ２９ｂに記憶する（Ｓ１８２）。

つまり、メモリ２９ｂにはＤｉメッシュＩＤリストに対応するレーザ点群を、メッシュＩＤをキーとして得ることになる。

図１８（ａ）のレーザオルソ出力範囲Ｄｉを一例とすると、3M60132M40995から3M60015M40838までのメッシュIDをＤｉメッシュＩＤリストから全て取得してメモリ２９ｂに記憶する。

前述のＤｉメッシュＩＤリストから抽出されるメッシュＩＤは以下のとおりである。

「3M60132M40995、3M60132M40994、3M60132M40993、3M60132M40992、3M60132M40991、3M60132M40990、3M60132M40989、3M60132M40988、3M60132M40987、・・・、3M60132M40839、3M60132M40838、M60131M40995、3M60131M40994、3M60131M40993、3M60131M40992、・・・、3M60015M40838」
なお、これのメッシュＩＤには、メッシュ番号（例えば１、２、３・・・）を割り付けている（図示せず）。

そして、レーザ点群抽出部３０は、メモリ３１ａ（Ｄｒ）のメッシュ番号（初めは先頭のメッシュ番号）と、メモリ２９ａ（Ｄｉ）のメッシュ番号（初めは先頭のメッシュ番号）とを指定する（Ｓ１８３ａ）。

次に指定されたメッシュ番号のメッシュＩＤを比較し（Ｓ１８３ｂ）、これらのメッシュ番号に対応するメッシュＩＤ同士が一致しているかどうかを判定する（Ｓ１８４：図１９参照）。

ステップＳ１８４において一致していると判定した場合は、包含関係にあるメッシュＩＤとして図示しないメモリにそれぞれを抽出する（Ｓ１８５）。

この抽出処理についてはフローチャートを用いて後述する。

次に、ＤｒメッシュＩＤリスト（Ｄｒ）のメッシュ番号が他にあるかどうかを判定する（Ｓ１８６）。ステップＳ１８６において他にあると判定した場合は、メッシュ番号を更新して処理をステップＳ１８３に戻して包含関係にあるメッシュＩＤを取得する（Ｓ１８７）。

ステップＳ１８６において、メッシュ番号が他にないと判定した場合は、処理を終了する。

図２１は抽出処理（内外判定）を説明するフローチャートである。

図２１に示すように、レーザ点群抽出部３０は、メモリ３１ａ（Ｄｒ）の先頭のメッシュ番号（ＤＤｒＭＢｉ）を指定する（Ｓ２１１）。

次に、メモリ２９ａ（Ｄｉ）の先頭のメッシュ番号（ＤＤｉＭＢｉ）を指定する（Ｓ２１２）。

そして、指定されたメッシュ番号（ＤｒＭＢｉ）に対応するメモリ３１ｂ（検索範囲Ｄｒのデータ）のメッシュに対して予め設定されている内外判定用ウインドＤｒＷ（１ｍ×１ｍ）を定義する（Ｓ２１３）。

次に、指定されたメッシュ番号（ＤｉＢｉ）に対応するメモリ２９ｂ（レーザオルソ出力範囲Ｄｉのデータ）のメッシュに対して予め設定されている内外判定用ウインドＤｉＷ（１ｍ×１ｍ）を定義する（Ｓ２１４）。

次に、内外判定用ウインドＤｒＷ（１ｍ×１ｍ）と内外判定用ウインドＤｉＷとにはレーザ点群が存在するかどうかを判定（包含判定）する（Ｓ２１５）。

両方のウインドウに点群データが存在する場合（図２２参照）は、各々のレーザデータの座標が同じかどうかを判定し、相違する場合は内外判定用ウインドＤｉＷ内に存在するレーザ点群Ｌｉのみを有効（メモリ２９ｂの該当のレーザ点群に有効フラグを付加）とする（Ｓ２１６）。

そして、メモリ２９ｂのレーザ点群において、有効フラグがあるレーザ点群のみをメモリ３３に記憶（レーザオルソ画像用のデータと称する）する（Ｓ２１７）。

次に、メッシュ番号ＤｒＢｉは他にあるかどうかを判断する（Ｓ２１８）。

ステップＳ２１８において、他にメッシュ番号ＤｒＢｉが存在する場合は、メッシュ番号ＤｒＢｉを更新して処理をステップＳ２１１に戻す（Ｓ２１９）。

また、ステップＳ２１８においてメッシュ番号ＤｒＢｉが他にないと判定したときは、処理を終了する。

レーザオルソ画像用のデータは図２０に示すように、レーザオルソ出力範囲Ｄｉ（ＤＤｉ：平面直角座標で示される）
すなわち、図１８（ｂ）に示すように、レーザオルソ出力範囲Ｄｉが検索範囲Ｄｒ内となって、レーザオルソ出力範囲Ｄｉの縁がメッシュにまたがっていた場合には、前述の処理によってレーザオルソ出力範囲Ｄｉのみのレーザデータをレーザオルソ画像用のデータとしてメモリ３３に取り出している。

すなわち、メモリ３３には図２０に示すようにレーザオルソ出力範囲Ｄｉ[（Ｘｍｉｎ，ｙｍｉｎ）、（Ｘｍａｘ，ｙｍａｘ）に、抽出したＤｉのメッシュＩＤと、各々のメッシュＩＤ内のレーザ点群（複数のレーザデータＬｉ：１個でもよい）とが対応させられて記憶される。図２０において、レーザ点群Ｌｉは図３と同様であり、図２０においては単にＬｉで示している。

（道路部分抽出処理部）
図２３は道路部分抽出処理部１３の概略構成図である。図１３において図９と同様なものは説明を省略する。

道路部分抽出処理部１３は、図２３に示すように、レーザ点群読込部１３１と、道路部分定義部１３２等を備えている。

道路部定義部１３２は、幅Ｗｉで高さｈｉの道路立体Ｂｉを、移動軌跡の位置Ｐｎｉ―１、Ｐｎｉ、Ｐｎｉ＋１、・・・の間毎にメモリ１９ａ（１９ａａ、１９ａｂ、１９ａｃ・・・）に生成する。これをレーザオルソ出力範囲Ｄｉまで繰り返す。

また、道路立体Ｂｉ（Ｂ１、Ｂ２、・・）が作成される毎にメモリ１９ａｂ、１９ａｂ・・の順に記憶するのが好ましい。なお。幅Ｗｉ、高さｈｉはメモリ２６ｂに記憶している。

レーザ点群読込部１３１は、メモリ３３、２９ａ（レーザオルソ画像用データ）に記憶されているレーザオルソ画像用データ（最小メッシュレイヤのレーザ点群）を読み込み、これをメモリ１９ａａの道路立体Ｂｉに格納（割り付け）する。

次に図２４、図２５のフローチャートを用いて道路部分抽出処理の説明を補充する。

道路部分定義部１３２は、入力されたレーザオルソ出力範囲Ｄｉを図示しないメモリに読み込む（Ｓ１９１）。次に、このレーザオルソ出力範囲Ｄｉ内に存在する走行軌跡Ｐｉをメモリ２６ａから読み込んで図示しないメモリに記憶する（Ｓ１９２）。

そして、道路部分定義部１３２は、入力された道路幅Ｗｉを図示しないメモリに読み込む（Ｓ１９３）。次に図２４に示すように走行軌跡Ｐｉの位置Ｐｎｉ毎（一定間隔：数メートル単位が好ましい）をメモリ（平面直角座標系）に定義し、これらの位置Ｐｎｉ（Ｐ０、Ｐｎ１、Ｐｎ２・・・）毎に直線ｐｎｎｉを結ぶ。

次に、道路幅Ｗｉを走行軌跡Ｐｉに対しての位置ｐｎｉ毎（一定間隔：数メートル単位が好ましい）に直角方向に定義する（Ｓ１９４ａ：図２６参照）。

具体的には、メモリ２６ａの各々の走行軌跡Ｐｉの位置ｐｎｉ（Ｘ，Ｙ、Ｚ（路面標高値））を直線ＰＰｎ（ｎ：１、２、・・）で繋げた移動軌跡（Ｐｎｉ）を図２６に示すようにメモリ１９ａａに定義（Ｄｉと同じ平面直角座標系）する。位置Ｐｎｉは番号を付加して定義するのがよい。

前述の道路幅Ｗｉは、ＰｎｉからＰｎｉ+１までの直線Ｐｎｎｉ＋１に対して直角に引いて定義する。

但し、Ｐｎ０はレーザオルソ出力範囲Ｄｉの端とし、Ｐｎ１の道路幅Ｗｉをｐｎｎ１上を平行移動させて定義する。

次に、道路部分定義部１３２は、位置（Ｐｎｉ）の番号（ｎｉ）を設定する（Ｓ１９４ｂ）。そして、入力された高さｈｉ（任意）を読み込む（Ｓ１９５）。この高さｈｉの線（垂線）の所定位置（例えば中心：任意）を位置（Ｐｎｉ）：Ｚは道路面高さ）に定義する（（Ｓ１９６：図２７（ａ）参照）。

次に、道路幅Ｗｉ及び高さｈｉを位置（Ｐｎｉ）から直線上を次の位置（Ｐｎ＋１）まで平行移動させた道路立体Ｂｉをメモリ１９ａａに作成する（Ｓ１９８ａ：図２７（ａ）参照）。

次に、点群データ範囲Ｄｐのメッシュサイズのメッシュ（１ｍ×１ｍ）を例えば道路面に定義（メッシュ番号付）する（Ｓ１９８ｂ：図２７（ｂ）参照）。つまり、このメッシュ番号には、レーザデータＬｉが関連つけられている。

前述の道路立体Ｂｉの各頂点Ｑｉ（Ｑ１、Ｑ２、・・・Ｑ８）は、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、ｈｉの中心を道路面に定義した場合は、道路面の高さＺＨｉ＋ｈｉ／２、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８は、道路面の高さＺＨｉ−ｈｉ／２として求める。

この高さｈｉの所定位置を道路面とするのは、道路は中央が盛り上がっている。このため、道路面以下の範囲を取得できるようにするためである。例えば、高さｈｉが１ｍとされている場合は下方を２０ｃｍ、上方を８０ｃｍとして定義する。また、５０ｃｍにしてもよい。

次に、図２５に示すように、道路立体Ｂｉの各頂点（Ｑ１、Ｑ２・・・）を上記の式（Ａ）よって点群データ範囲ＤｐのメッシュＩＤ（１ｍ×１ｍ：標高値割付）に変換する（Ｓ２０１）。つまり、道路立体Ｂｉを点群データ範囲Ｄｐのメッシュサイズ（１ｍ×１ｍ）で定義する。

そして、道路部分定義部１３２は、この道路立体Ｂｉの各メッシュＩＤを道路メッシュＩＤリストＣＣｉ（メッシュ番号とメッシュＩＤ）としてメモリ１３４に記憶する（Ｓ２０２）。

次に、レーザ点群読込部１３１（道路部分レーザ点群読込部１３１ともいう）は道路メッシュＩＤリストＣＣｉのメッシュＩＤに関連付けられているメッシュ番号を有するメッシュＩＤをメモリ３３（レーザオルソ画像用のデータ）から読み込む（Ｓ２０３）。

次に、レーザ点群読込部１３１は、メモリ３５からこのメッシュＩＤのレーザ点群を全て読み込み、これをメモリ１９ｉの道路立体Ｂｉに格納する（Ｓ２０４）。

次に、移動軌跡の位置Ｐｎｉは他にあるかどうかを判定する（Ｓ２０６）。他にある場合は、位置ｐｎｉを更新して処理を図２４のステップＳ１９４ｂ移して（Ｓ２０７）、次の位置における道路立体を生成させる。

これによって、図２８に示すように道路立体内の座標値を有するレーザ点群のみが道路立体Ｂｉに読み込まれている。

前述の道路部分のレーザ点群のみを道路立体Ｂｉに読み込むまでの過程を図２９を用いて説明を補充する。

つまり、図２９に示すように、メモリ１９ａａに道路立体Ｂｉ（点群データ範囲Ｄｐの１ｍ×１ｍメッシュが定義されている）が生成されると、メッシュＩＤ変換部１３２ａが上記のメッシュＩＤ変換式で変換し、これらのメッシュＩＤをメモリ１３４に道路立体メッシュＩＤリストＣＣｉとして記憶する。

道路立体メッシュＩＤリストＣＣｉは、道路立体の各メッシュ番号（ＧＢｉ）に、求めたメッシュＩＤ（Ｍ・・・）とが対応させられて記憶されている。

そして、検索部１３２ｂがこの道路立体メッシュＩＤリストＣＣｉの各メッシュＩＤを有するメッシュＩＤをメモリ３３（レーザオルソ画像用データ）から検索し、この検索したメッシュＩＤに関連付けられているメッシュ番号をレーザ点群読込部１３１に知（出力）らせる。

レーザ点群読込部１３１は、メッシュ番号が知らせられるとメモリ３３からこのメッシュ番号のメッシュ内のレーザ点群を全て読み込んで道路立体Ｂｉに格納する。

この格納という意味は、メッシュ番号（（１）、（２）・・・）にレーザデータを対応させて記憶することである。この道路用点群リストＦｉは道路立体ＩＤリストに関連させて一体化したリストにしてもよい。

図２９に示すように、メモリ３３におけるレーザ点群は、Ｚが無限大の１ｍ×１ｍのメッシュに格納されている。このため、道路立体Ｂｉが点群データ範囲Ｄｐ（最小メッシュレイヤ）のメッシュＩＤで定義され、このメッシュＩＤ範囲内のレーザ点群を取り出すということは、メモリ３３の抽出されたレーザ点群において、Ｐｎｉを基準として上下ｈ／２のレーザ点群のみを取り出していることになる。

すなわち、道路、線路は中央が盛り上がっているが、道路面下の一定距離まで道路立体としているので、路面の形状に応じたレーザ点群を取得できる。このため、オルソ画像と同様に路面を上から見た画像を得させることが可能となる。つまり、例えば道路面のオルソフォトは道路の状態を読み取ったり、地図を作製するうえで有効な情報を得たことになる。

さらに、任意の切出幅を有する切出立体としているので、道路の側溝、歩道を含めて取得できる。

すなわち、地図においては、道路面以外の点を除去することにより、道路上の構造物（電柱・植栽・電線・トンネル等）が上に覆いかぶさらない路面のみを画像化させることができる。

上記の幅Ｗｉ、高さｈｉを任意な値にしてメモリ１９に記憶することによって、例えば図３０に示すように電柱や電線、看板があっても図３１に示すようにこれらが除去される。

図３２はレーザオルソ画像作成処理部１４の概略構成図である。

上記と同様なものについては説明を省略する。

レーザオルソ画像作成処理部１４は、レーザオルソ用の画像メモリ１４１と、画像解像度定義部１４２と、格子色付部１４５と、点群―ピクセル座標変換部１４３と、連結部１５０と、道路立体連結用メモリ１５１等を備えている。

前述のレーザオルソ用の画像メモリ１４１は、Ｘ−Ｙ座標系（平面著各座標系）で定義されている。

画像解像度定義部１４２は、入力されたレーザオルソ解像度ｄｉ及びレーザオルソ出力範囲Ｄｉを読み込み、画像メモリ１４１の書込範囲をレーザオルソ出力範囲Ｄｉにする。
そして、このレーザオルソ画像解像度ｄｉの大きさのピクセルサイズを画像メモリ１４１ｉに定義する。

連結部１５０は、メモリメモリ１９ａａ、１９ａｂ・・の道路立体Ｂｉを連結してメモリ１５５に記憶する（連結道路立体ＢＢｉ）。

点群―ピクセル座標変換部１４３は、メモリ１５５の連結道路立体ＢＢに含まれているレーザ点群が含まれる画像メモリ１４１のピクセルＧＢｉ（ｘ，ｙ）を求めてメモリ１４４に記憶する。

前述の画像メモリ１４１のピクセル座標ＧＢｉ（ｘ，ｙ）は、レーザオルソ画像解像度ｄｉ、最小メッシュレイヤの間隔Ｄｍを用いて求める。

例えば、求めたピクセル座標ＧＢｉ（ｘ，ｙ）と、このピクセル座標ＧＢｉに含まれるレーザ点群と対応させて記憶する（ピクセルー点群リストＧＦｉ（ＧＦ１、ＧＦ２・・）。
図３２においては、ピクセル座標ＧＢｉを（１）´、（２）´で示している。

ピクセル座標ＧＢｉ（ｉｍｇｘ，ｉｍｇｙ）は、レーザオルソ出力範囲Ｄｉ[（ｍｉｎｘ，ｍｉｎｙ）、（ｍｉｎｘ，ｍｉｎｙ）]とし、解像度ｄｉ（ｄｘ、ｄｙ）とし、レーザ点群（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、

ｉｍｇｘ＝（ｘ−ｍｉｎｘ）／ｄｘ
ｉｍｇｙ＝（ｘ−ｍｉｎｘ）／ｄｘ
で計算する。

格子色付部１４５は、メモリ１４４の連結ピクセルー点群リストＧＦｉのピクセル座標ＧＢｉに関連付けられているレーザ点群を読み込み、ピクセルの中心座標に最も近傍（直下含む）のレーザデータＬｋｉを検出し、このレーザデータＬｋｉの反射強度に応じたグレースケールの値をその連結ピクセルー点群リストＧＦｉが示すピクセル座標ＧＢｉに対応する画像メモリ１４１のピクセルに割り付ける。なお、反射強度に基づくグレースケールの値（０〜２５５）は任意である。また、レーザ点群が存在しない場合は、０を割り付けるのが好ましい。

画像出力部１６は、画像メモリ１４１のピクセルに色付けされると、これをレーザオルソ画像として画面２３に出力して表示させる。

図３３、図３４はレーザオルソ画像作成処理部１４の動作を説明するフローチャートである。

図３３に示すように画像解像度定義部１４２は、入力されたレーザオルソ画像の解像度ｄｉ（５ｃｍ以下）並びに、入力されたレーザオルソ出力範囲Ｄｉ（レーザオルソを表示させる範囲）を読み込む（Ｓ２５１）。

次に、画像解像度定義部１４２はレーザオルソ用画像メモリ１４１（単に画像メモリと
もいう）の書込領域をレーザオルソ出力範囲Ｄｉに定義して、そのピクセルサイズを解像
度ｄｉ（５ｃｍ以下（５ｃｍ含む）に相当）の大きさで定義する。つまり、解像度ｄｉに
対応するメッシュの画像メモリ１４１を作成する（Ｓ２５２）。

次に、連結部１５０は、メモリ１９ａａ、１９ａｂ・・の道路立体Ｂｉを連結してメモリ１５５に記憶（連結道路立体ＢＢｉ）する（Ｓ２５３ａ）。

次に、点群―ピクセル座標変換部１４３は、連結道路立体ＢＢｉのレーザデータＬｉを指定する（Ｓ２５３ｂ）。

次に、点群―ピクセル座標変換部１４３は、このレーザデータＬｉを上記のメッシュＩＤ変換式で変換し、このレーザデータＬｉが含まれる画像メモリ１４１のピクセルＧＢｉを、メッシュ間隔Ｄｍ、解像度ｄｉを用いて求める（Ｓ２５４）。

次に、このピクセルＧＢｉに読み込んだレーザデータＬｉを割り付けた連結ピクセルー点群リストＧＦｉをメモリ１４４に生成する（Ｓ２５５；図１２参照）。図１２に示すように、５ｃｍのメッシュにレーザ点群が対応づけられたことになる。

次に、レーザデータが他に存在するかどうかを判定する（Ｓ２５６）。レーザデータが他に存在する場合は、レーザデータを次のレーザデータに更新して処理をステップＳ２５３ａに戻す（Ｓ２５７）。

ステップＳ２５６でレーザデータが他にないと判定した場合は、メモリ１４４の連結ピクセルー点群リストＧＦｉのピクセル座標ＧＢｉを指定する（Ｓ２５８）。

そして、このピクセル座標ＧＢｉに対応させられているレーザデータがあるかどうかを判定する（Ｓ２５９）。

ステップＳ２５９において、レーザデータがあると判定した場合は、格子色付け部１４５がこのＧＢｉのピクセルの中心に対して最も近傍（中心線）のレーザデータＬｋｉを検出する（Ｓ２６０ａ）。

次に、格子色付部１４５はこのレーザデータ（Ｌｋｉ）の反射強度Ｉｎを読み込む（Ｓ２６０ｂ）。

また、ステップＳ２５９において、ＧＢｉ内にレーザデータが存在しないと判定した場合は、ＧＢｉを中心にして周囲１ピクセル内を検索し、ＧＢｉの格子の中心から最も距離
が近傍のレーザデータをＬｋｉとして検出し、処理をステップＳ２６０ｂに戻す（Ｓ２６
０ｃ）。

次に、図３４に示すように、格子色付部１４５は反射強度Ｉｎに応じたグレースケール２５の値を読み込み（Ｓ２６１）、画像メモリ１４１の格子（ピクセル）をそのグレースケールの値を割り付ける（Ｓ２６２）。なお、グレースケールに変えてＲＧＢ値を割り付けてもよい。

次に、ＧＢｉは最後かどうかを判断する（Ｓ２６３）。ステップＳ２６３において最後
の番号と判断でないと判断した場合は、ＧＢｉを次に更新して処理を図３３のステップＳ
２５９に戻す（Ｓ２６４）。

さらに、ステップＳ２６３において、ＧＢｉが最後と判定した場合は、画像出力部が画像メモリの画像を画面に表示する（Ｓ２６４：図７参照）。この画像を本実施の形態ではレーザオルソ画像と称している。）。

上記の色付けの処理について図３５、図３６を用いて説明を補充する。図３５（ａ）はメモリ１９に記憶されている道路立体Ｂｉのレーザ点群を示し（元データ）、参考として５ｃｍのメッシュを重ねている。

図３５（ｂ）は、道路立体Ｂｉに格納されたレーザ点群の抽出を示す図である。

図３５（ｃ）は、レーザ点群の反射強度に応じた色を画像メモリのピクセル（格子又はメッシュ）に割り付けることを示す図である。

なお、図３５（ｂ）の番号はレーザ点群の番号を示す。○印は検出するレーザデータＬｋｉを示す。

例えば、図３５（ｂ）に示すように画像メモリ１４１の各ピクセルに対応するメッシュに、道路直方立体Ｂｉのレーザ点群が割り付けられた場合は、図３５（ｂ）に示すように○印の点群をＬｋｉとして検出する。○印のレーザデータは、格子の中心に最も近傍のものである。

そして、図３５（ｃ）に示すように、メッシュ番号に対応する画像メモリ１４１の格子（ピクセル）に反射強度Ｉｎの色を割り付ける。

しかし、図３５（ｂ）に示すようにメッシュ番号ＧＢｉ「１４」のピクセル内にはレーザデータは存在しない。このような場合は、図３５（ｂ）に示すようにメッシュ番号「１４」のメッシュの中心距離からはメッシュ番号「１３」内に最も近いレーザデータＬｋｉが存在するので（リストＦを用いる）、図３５（ｃ）に示すようにメッシュ番号ＧＢｉ「１４」には、メッシュ番号「１３」のレーザデータＬｋｉの反射強度の色値を割り付ける（図３６参照）。

すなわち、上記処理によって図３７（ａ）、（ｂ）に示すように通常のレーザオルソでは電柱、取水口が分かり難いが、本実施の形態の道路部分定義部１３２によって、入力された幅Ｗｉ、高さｈｉの範囲の道路立体内のレーザ点群のみを抽出して、これを画像化しているので、図３７（ｃ）、（ｄ）に示すように電柱等が取り除かれたレーザオルソ画像を得ることができている。

なお、上記実施の形態では道路として説明したが、線路であってもかまわない。

また、上記平面直角座標系は、ＵＴＭ座標系であってもかまわない。

さらに、上記実施の形態では移動軌跡の位置ＰｎｉのＺ値は、レーザ計測器の高さを引いた路面の標高値として説明したが、移動軌跡を道路立体Ｂｉ上に定義して、この位置Ｐｎｉの直下のレーザデータを検出してそのｚ値からレーザ計測値の高さを引いた値を道路面の標高値としてもよい（図３８参照）。

また、ビデオメモリを備えて、画像メモリ１４１にレーザオルソ画像が生成される毎に、このビデオメモリに記憶して、後日、希望のレーザオルソ出力範囲Ｄｉを表示又は印刷してもよい。

１０ データベース
１１ メッシュレイヤ作成処理部
１２ レーザデータ投影処理部
１３ 道路部分抽出処理部
１４ レーザオルソ画像作成部
１５ データエリア図表示部
３０ レーザ点群抽出部
１１１ 最小メッシュ作成部
１１２ 上位メッシュ作成部
１１３ レーザデータ読込部
１１６ メッシュレイヤ選択部
１３１ レーザ点群読込部
１３２ 道路部分定義部
１４１ レーザオルソ用の画像メモリ
１４２ 解像度定義部
１４５ 格子色付部

Claims (7)

1. 移動体に搭載した高密度レーザ器から対象範囲にスキャニングしながら数センチ間隔でレーザを発射し、得られた高密度のレーザデータであるレーザ点群（Ｌｉ）を用いて、設定された出力範囲（Ｄｉ：対象範囲＞Ｄｉ）のレーザオルソ画像を作成するレーザオルソ画像生成装置であって、
   画像が生成される画像メモリと、
   前記対象範囲の前記レーザ点群（Ｌｉ）が記憶された第１の記憶手段と、
   前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）が記憶される第２の記憶手段と、
   を備え、
   （Ａ）．二次元座標で前記出力範囲（Ｄｉ）を定義する手段と、
   （Ｂ）．該出力範囲（Ｄｉ）に対応する前記レーザ点群（Ｌｉ）を前記第１の記憶手段から全て読み込んで前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）として前記第２の記憶手段に記憶する手段と、
   （Ｃ）．設定された前記数センチ以下（同じ含む）の解像度（ｄｉ）で前記画像メモリのピクセルを定義する手段と、
   （Ｄ）．前記出力範囲（Ｄｉ）のレーザ点群（Ｌｉ´）に前記ピクセルに対応する領域を定義し、これを順次指定する手段と、
   （Ｅ）．該指定毎に、この領域内の中心座標に対して最も近傍のレーザ点群（Ｌｉ´）を決定する手段と、
   （Ｆ）．この決定したレーザ点群（Ｌｉ´）の反射強度を読込み、この反射強度に応じたグレースケール値を求める手段と、
   （Ｇ）．前記指定された領域毎に、その縦横座標を前記画像メモリにおけるピクセルの位置とし、このピクセルに前記グレースケール値を割り付ける手段と、
   （Ｈ）．このグレースケール値の画像を前記レーザオルソ画像として出力する手段と
   を有することを特徴とするレーザオルソ画像生成装置。
2. 前記レーザオルソ画像を表示部の画面又は登録用メモリ若しくは外部機器に出力する手段と
   を有することを特徴とする請求項１記載のレーザオルソ画像生成装置。
3. 前記移動体の移動軌跡を記憶した第３の記憶手段と、
   前記移動体が走行した道路の道路立体（Ｂｉ）が記憶される第４の記憶手段と、
   を備え、
   （Ｉ）．前記移動軌跡の一定位置（Ｐｎｉ）毎に、前記高密度レーザ器までの高さ（Ｈｉ）を、前記位置（Ｐｎｉ）に割り付けられているｚ値から引いた値を前記移動体の道路面の高さ座標（ＺＨｉ）として求め、この道路面の高さ（ＺＨｉ）に前記移動軌跡のｚ値を変更する手段と、
   （Ｊ）．前記移動軌跡の一定位置（Ｐｎｉ）と次の一定位置（Ｐｎｉ＋１）毎に、この一定位置（Ｐｎｉ）と次の一定位置（Ｐｎｉ＋１）とを前記第４の記憶手段に記憶し、設定された幅（Ｗｉ）を前記道路面の高さ（ＺＨｉ）で前記移動軌跡の移動方向に対して直角に定義する手段と、
   （Ｋ）．前記第４の記憶手段に前記幅（Ｗｉ）が定義される毎に、設定された高さ（ｈｉ）を前記一定位置（Ｐｎｉ）と次の一定位置（Ｐｎｉ＋１）に割付けて、前記幅（Ｗｉ）及び前記高さ（ｈｉ）の立体形状を求め、これを前記道路立体（Ｂｉ）とする手段と、
   （Ｌ）．前記道路立体（Ｂｉ）に含まれる座標を有する前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）を前記第２の記憶手段から全て読み込んで前記第４の記憶手段の道路立体（Ｂｉ）に格納する手段と、
   を有することを特徴とする請求項１又は２記載のレーザオルソ画像生成装置。
4. 移動体に搭載した高密度レーザ器から対象範囲にスキャニングしながら数センチ間隔でレーザを発射し、得られた高密度のレーザデータであるレーザ点群（Ｌｉ）を用いて、設定された出力範囲（Ｄｉ：対象範囲＞Ｄｉ）のレーザオルソ画像を作成するレーザオルソ画像生成のプログラムであって、
   画像が生成される画像メモリと、
   前記対象範囲の前記レーザ点群（Ｌｉ）が記憶された第１の記憶手段と、
   前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）が記憶される第２の記憶手
   段と、
   を用いて、
   コンピュータを、
   （Ａ）．二次元座標で前記出力範囲（Ｄｉ）を定義する手段、
   （Ｂ）．該出力範囲（Ｄｉ）に対応する前記レーザ点群（Ｌｉ）を前記第１の記憶手段から全て読み込んで前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）として前記第２の記憶手段に記憶する手段、
   （Ｃ）．設定された前記数センチ以下（同じ含む）の解像度（ｄｉ）で前記画像メモリの
   ピクセルを定義する手段、
   （Ｄ）．前記出力範囲（Ｄｉ）のレーザ点群（Ｌｉ´）に前記ピクセルに対応する領域を定義し、これを順次指定する手段、
   （Ｅ）．該指定毎に、この領域内の中心座標に対して最も近傍のレーザ点群を決定する
   手段、
   （Ｆ）．この決定したレーザ点群（Ｌｉ´）の反射強度を読込み、この反射強度に応じたグレースケール値を求める手段、
   （Ｇ）．前記指定された領域毎に、その縦横座標を前記画像メモリにおけるピクセルの位置とし、このピクセルに前記グレースケール値を割り付ける手段、
   （Ｈ）．このグレースケール値の画像を前記レーザオルソ画像として出力する手段
   としての機能を実行させるためのレーザオルソ画像生成のプログラム。
5. 前記移動体の移動軌跡を記憶した第３の記憶手段と、
   前記移動体が走行した道路の道路立体（Ｂｉ）が記憶される第４の記憶手段とを用いて、
   前記コンピュータを、
   （Ｉ）．前記移動軌跡の一定位置（Ｐｎｉ）毎に、前記高密度レーザ器までの高さ（Ｈｉ）を、前記位置（Ｐｎｉ）に割り付けられているｚ値から引いた値を前記移動体の道路面の高さ座標（ＺＨｉ）として求め、この道路面の高さ（ＺＨｉ）に前記移動軌跡のｚ値を変更する手段、
   （Ｊ）．前記移動軌跡の一定位置（Ｐｎｉ）と次の一定位置（Ｐｎｉ＋１）毎に、この一定位置（Ｐｎｉ）と次の一定位置（Ｐｎｉ＋１）とを前記第４の記憶手段に記憶し、設定された幅（Ｗｉ）を前記道路面の高さ（ＺＨｉ）で前記移動軌跡の移動方向に対して直角に定義する手段、
   （Ｋ）．前記第４の記憶手段に前記幅（Ｗｉ）が定義される毎に、設定された高さ（ｈｉ）を前記一定位置（Ｐｎｉ）と次の一定位置（Ｐｎｉ＋１）に割付けて、前記幅（Ｗｉ）及び前記高さ（ｈｉ）の立体形状を求め、これを前記道路立体（Ｂｉ）とする手段、
   （Ｌ）．前記道路立体（Ｂｉ）に含まれる座標を有する前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）を前記第２の記憶手段から全て読み込んで前記第４の記憶手段の道路立体（Ｂｉ）に格納する手段、
   としての機能を実行させるための請求項４記載のレーザオルソ画像生成のプログラム。
6. 移動体に搭載した高密度レーザ器から対象範囲にスキャニングしながら数センチ間隔でレーザを発射し、得られた高密度のレーザデータであるレーザ点群（Ｌｉ）を用いて、設定された出力範囲（Ｄｉ：対象範囲＞Ｄｉ）のレーザオルソ画像を作成するレーザオルソ画像生成方法であって、
   画像が生成される画像メモリと、
   前記対象範囲の前記レーザ点群（Ｌｉ）が記憶された第１の記憶手段と、
   前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）が記憶される第２の記憶手段と、
   を用意し、
   （Ａ）．二次元座標で前記出力範囲（Ｄｉ）を定義する工程と、
   （Ｂ）．該出力範囲（Ｄｉ）に対応する前記レーザ点群（Ｌｉ）を前記第２の記憶手段から全て読み込んで前記出力範囲（Ｄｉ）の前記レーザ点群（Ｌｉ´）として前記第２の記憶手段に記憶する工程と、
   （Ｃ）．設定された前記数センチ以下（同じ含む）の解像度（ｄｉ）で前記画像メモリのピクセルを定義する工程と、
   （Ｄ）．前記出力範囲（Ｄｉ）のレーザ点群（Ｌｉ´）に前記ピクセルに対応する領域を定義し、これを順次指定する工程と、
   （Ｅ）．該指定毎に、この領域内の中心座標に対して最も近傍のレーザ点群（Ｌｉ）を決定する工程と、
   （Ｆ）．この決定したレーザデータの反射強度を読込み、この反射強度に応じたグレースケール値を求める工程と、
   （Ｇ）．前記指定された領域毎に、その縦横座標を前記画像メモリにおけるピクセルの
   位置とし、このピクセルに前記グレースケール値を割り付ける工程と、
   を行うことを特徴とするレーザオルソ画像生成方法。
7. 前記レーザオルソ画像を表示部の画面又は登録用メモリ若しくは外部機器に出力する工程とを行うことを特徴とする請求項６記載のレーザオルソ画像生成方法。