JP6041127B2 - Columnar object extraction method, columnar object extraction program, and columnar object extraction device - Google Patents
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Description
本願発明は、市街地などを計測した計測点群から、街灯、電柱、標識といった柱状の物体を抽出する柱状物体抽出方法と、柱状の物体を自動抽出するための柱状物体抽出プログラム及び柱状物体抽出装置に関するものである。 The present invention relates to a columnar object extraction method for extracting a columnar object such as a streetlight, a power pole, and a sign from a measurement point group obtained by measuring an urban area, and a columnar object extraction program and columnar object extraction apparatus for automatically extracting a columnar object It is about.
近年、計測技術の進歩とともに地形情報(空間情報)の需要が高まっている。たとえば、道路上あるいは沿道に設置された施設をより高度に管理することを目的として、その形状や設置位置といった施設の空間情報を要望する管理者が増加している。特に、街灯や電柱、標識などのようにその外形が柱状である地物(以下、「柱状物体」という。)は、同形のものが多数設置されていることから通常は位置情報とともに管理されているが、設置位置だけでなく、施設高、付着物(看板や信号など)、その他周辺地物との位置関係などの空間情報も求められているところである。 In recent years, the demand for topographic information (spatial information) has increased with the advancement of measurement technology. For example, for the purpose of managing facilities installed on roads or along roads to a higher degree, there are an increasing number of managers requesting facility space information such as the shape and installation position thereof. In particular, there are many pillar-shaped features such as streetlights, utility poles, signs, etc. (hereinafter referred to as “columnar objects”). However, not only the installation location but also spatial information such as the height of facilities, deposits (signboards, signals, etc.), and positional relationships with other surrounding features are also being demanded.
柱状物体の空間情報を取得する場合、これまでは実際に測量を行うかあるいは計画図等から抽出する方法が採られていた。つまり、あらかじめその地物が柱状物体であることを人が判断したうえで、測量等を行っていたわけである。したがって、多数の柱状物体に対して行うこれらの作業は、著しく時間や労力を要するばかりでなく、抽出漏れや誤りが生ずるなどその成果精度は必ずしも高いものとはならなかった。 In the past, when acquiring spatial information of a columnar object, a method of actually performing surveying or extracting from a plan drawing or the like has been employed. That is, surveying or the like was performed after a person determined in advance that the feature was a columnar object. Therefore, these operations performed on a large number of columnar objects not only require a considerable amount of time and labor, but also result accuracy is not necessarily high, such as extraction omissions and errors.
一方で、前述のとおり近年の計測技術は著しく進歩しており、従来に比べると高精度でしかも多量の計測データを同時取得できるようになってきた。その代表的な計測手段がレーザスキャナーによる計測で、計測対象物に対して毎秒数万発で照射したレーザ反射を利用して計測する技術であり、大量の計測データの同時取得が可能である。通常は、移動体にレーザスキャナーを搭載して移動しながら計測しており、これまでは航空機に搭載して空中から眼下の地形を計測するのが主流であった。昨今では、自動車に搭載し、道路上を移動しながら計測するモバイルマッピングシステム(Mobile Mapping System:MMS)という手法も多用されている。 On the other hand, as described above, recent measurement techniques have advanced remarkably, and it has become possible to simultaneously acquire a large amount of measurement data with higher accuracy than in the past. A typical measurement means is measurement using a laser scanner, which is a technique of measuring using laser reflection irradiated on a measurement object at several tens of thousands per second, and can simultaneously acquire a large amount of measurement data. Normally, the measurement is performed while moving a laser scanner on a moving body, and until now it has been the mainstream to measure the topography from the air by mounting it on an aircraft. In recent years, a method called a mobile mapping system (Mobile Mapping System: MMS) that is mounted on an automobile and measures while moving on a road is also frequently used.
モバイルマッピングシステムによれば、路上あるいは沿道にあるあらゆる地物の計測データが取得される。当然ながら柱状物体を計測した結果も、モバイルマッピングシステムで計測された計測データ中に含まれており、この計測データを利用すれば柱状物体の空間情報(設置位置や形状など)を得ることができる。しかしながら、大量の計測データの中から柱状物体に該当するものを、目視など人の判断に従って抽出するとなると、従来にも増して時間や労力を必要とし、また数多くの抽出漏れや誤りが生ずることが予想される。 According to the mobile mapping system, measurement data of every feature on the road or along the road is acquired. Of course, the measurement result of the columnar object is also included in the measurement data measured by the mobile mapping system. By using this measurement data, spatial information (installation position, shape, etc.) of the columnar object can be obtained. . However, if a columnar object is extracted from a large amount of measurement data according to human judgment such as visual inspection, more time and labor are required than before, and many extraction omissions and errors may occur. is expected.
大量の計測データの中から柱状物体の計測データを自動的に抽出できれば、人による作業は著しく軽減され人為的なミスも排除できることから、このような技術の確立が前出の管理者等から切望されている。 If the measurement data of columnar objects can be automatically extracted from a large amount of measurement data, human work will be significantly reduced and human error will be eliminated. Has been.
そこで特許文献1では、レーザスキャナー計測で得られた計測点データをコンピュータで処理することで、柱状物体(本文献では「円筒形物」としている。)を自動検出する技術を提案している。
Therefore,
特許文献1は、例えば電柱のように鉛直方向に同一断面が連続する物を計測した場合、その計測点(3次元座標)を水平面に射影すると、一定の形状(つまり電柱の断面形状)に計測点が集中するという特徴を利用した技術である。具体的には、水平面に射影した計測点に対して、あらかじめ用意しておいたテンプレートパターンと照合し、その照合結果を判断することで円筒形物を検出するものである。
In
しかしながら特許文献1の手法では、検出したい円筒形物のテンプレートパターンを作成する手間が必要であり、しかもそのテンプレートパターンの良否によって検出精度が異なるという不安定さがある。また、鉛直方向に断面が変化する物は検出し難く、たとえ円柱形状であっても傾斜している物はやはり検出し難い、という点も指摘できる。さらに、検出したい円筒形物の形状を認識しておくことが必要であり、どのような柱状物体が存在しているか事前に把握できていない場合には、特許文献1の手法を採用することができない。
However, the method of
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題、すなわち、柱状物体の空間情報を得るためには多くの労力と時間を要する、大量の柱状物体を漏れなく抽出することが難しい、あらかじめ柱状物体(あるいはその形状)を認識しなければならない、といった問題を解決することであり、大量の計測データの中から、正確かつ短時間で、柱状物体を自動抽出する柱状物体抽出方法、柱状物体抽出プログラム、及び柱状物体抽出装置を提供することにある。 The subject of the present invention is the problem of the prior art, that is, it takes a lot of labor and time to obtain the spatial information of the columnar object, and it is difficult to extract a large number of columnar objects without omission. A columnar object extraction method, a columnar object extraction program for automatically extracting a columnar object from a large amount of measurement data accurately and in a short time, and The object is to provide a columnar object extraction apparatus.
本願発明の柱状物体抽出方法は、地面上に立設された複数の立設物を含む所定空間の計測点の集合である計測点群から、立設物のうちその形状が柱状である柱状物体を抽出する方法であり、計測点群からそれぞれ独立した領域ごとにセグメントデータを得るセグメンテーション工程と、それぞれのセグメントデータに対して立設物の形状特徴を明確にする細線化処理を行うことで立設物形状データを得る細線化工程と、立設物形状データを構成する形状構成点に対してそれぞれ主成分分析を行って固有値及び固有ベクトルを求めるとともに固有値から算出される特徴量に基づいて形状分類を与える形状分類工程と、形状構成点の特徴量に基づいて立設物の柱状判定を行う柱状物体判定工程を備える方法である。ここで、セグメンテーション工程は、任意計測点とこの点に近い近傍計測点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つのセグメントデータとして得るものであり、細線化工程における細線化処理は、任意計測点の位置を移動させるものであって、任意計測点、近傍計測点、及び任意計測点における近傍計測点2点との挟角から求められる細線化強度に基づいて、移動後の任意計測点位置を求めるものである。 The columnar object extraction method of the present invention is a columnar object having a columnar shape among standing objects from a measurement point group that is a set of measurement points in a predetermined space including a plurality of standing objects standing on the ground. The segmentation process for obtaining segment data for each area independent from the measurement point group and the thinning process for clarifying the shape characteristics of the standing object for each segment data. The thinning process to obtain the feature shape data and the principal component analysis for each of the shape constituent points constituting the standing shape data to obtain eigenvalues and eigenvectors, and shape classification based on the feature values calculated from the eigenvalues And a columnar object determination step of determining the columnar shape of the standing object based on the feature quantity of the shape composing point. Here, the segmentation step generates an edge between an arbitrary measurement point and a nearby measurement point close to this point, and obtains one continuous component obtained as a result as one segment data. In the thinning step, The thinning process is to move the position of an arbitrary measurement point, and based on the thinning intensity obtained from the angle between the arbitrary measurement point, the nearby measurement point, and two neighboring measurement points at the arbitrary measurement point, An arbitrary measurement point position after movement is obtained.
本願発明の柱状物体抽出方法は、セグメンテーション工程を、任意計測点から近い順に所定数k個の近傍計測点を選出し、この近傍計測点と任意計測点との間でエッジを生成することでk近傍接続グラフを作成し、このk近傍接続グラフから得られる一つの連続成分を一つのセグメントデータとして得る工程とすることもできる。 In the columnar object extraction method of the present invention, the segmentation step is performed by selecting a predetermined number k of neighboring measurement points in order from the arbitrary measurement point and generating an edge between the neighboring measurement point and the arbitrary measurement point. It is also possible to create a neighborhood connection graph and obtain one continuous component obtained from the k neighborhood connection graph as one segment data.
本願発明の柱状物体抽出方法は、主成分分析によって得られる固有値を、値の大きなものから順に、第一固有値、第二固有値、第三固有値とし、第一固有値に対応する固有ベクトルを第一固有ベクトル、第二固有値に対応するものを第二固有ベクトル、第三固有値に対応するものを第三固有ベクトルとした方法とすることもできる。この場合、特徴量は、第一固有値と第二固有値に基づいて算出される第一特徴量、第二固有値と第三固有値に基づいて算出される第二特徴量、第三固有値に基づいて算出される第三特徴量で構成され、形状分類は「柱状物体上の点」を含む2以上の分類で構成される。また、特徴量のうち第一特徴量が最大値を示す形状構成点には形状分類として「柱状物体上の点」が付与される。 In the columnar object extraction method of the present invention, the eigenvalues obtained by principal component analysis are first eigenvalue, second eigenvalue, and third eigenvalue in descending order of values, and the eigenvector corresponding to the first eigenvalue is the first eigenvector, A method corresponding to the second eigenvalue may be a second eigenvector, and a method corresponding to the third eigenvalue may be a third eigenvector. In this case, the feature amount is calculated based on the first feature value calculated based on the first eigenvalue and the second eigenvalue, the second feature amount calculated based on the second eigenvalue and the third eigenvalue, and the third eigenvalue. The shape classification is composed of two or more classifications including “points on columnar objects”. In addition, a “point on a columnar object” is assigned as a shape classification to a shape composing point where the first feature amount has the maximum value among the feature amounts.
本願発明の柱状物体抽出方法は、立設物形状データを構成する形状構成点のうち「柱状物体上の点」に分類された形状構成点が占める割合、又は/及び「柱状物体上の点」に分類された形状構成点のうち第一固有ベクトルが鉛直又は鉛直に近い向きである形状構成点が占める割合に基づいて、立設物形状データの柱状物体度を求め、この柱状物体度を評価することで立設物の柱状判定を行う方法とすることもできる。 In the columnar object extraction method of the present invention, the ratio of the shape component points classified as “points on the columnar object” out of the shape component points constituting the standing object shape data, or / and “points on the columnar object” The columnar object degree of standing object shape data is obtained on the basis of the ratio of the shape component points in which the first eigenvector is vertically or nearly perpendicular to the shape component points categorized into 3 and the columnar object degree is evaluated. It can also be set as the method of determining the columnar shape of a standing thing.
本願発明の柱状物体抽出方法は、柱状物体判定工程が、隣接接続グラフ生成工程と、基本コンポーネント形成工程と、基本コンポーネント分類工程と、柱状物体セグメント作成工程を含んだ方法とすることもできる。この場合、隣接接続グラフ生成工程は、各形状構成点の固有ベクトルに基づいて、各形状構成点と隣接関係にある隣接点を求めるとともに、隣接点と形状構成点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つの隣接接続グラフとして得るものである。また、基本コンポーネント形成工程は、隣接接続グラフを構成する各形状構成点に対して、各形状構成点と同一の形状分類が付与された隣接点を求めるとともに、隣接点と形状構成点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つの基本コンポーネントとして得るものである。基本コンポーネント分類工程では、基本コンポーネントに対して形状分類に応じたコンポーンネントを分類するものであって、形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントは「支柱コンポーネント」に分類する。柱状物体セグメント作成工程は、支柱コンポーネントを含む隣接接続グラフを抽出するとともに、隣接接続グラフに含まれる1又は2以上の基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成するものである。このときの隣接点は、形状構成点から固有ベクトル方向に向けて拡張される空間範囲内において、形状構成点から最も近い形状構成点が選ばれる。 In the columnar object extraction method of the present invention, the columnar object determination step may include a neighboring connection graph generation step, a basic component formation step, a basic component classification step, and a columnar object segment creation step. In this case, the adjacent connection graph generation step obtains an adjacent point adjacent to each shape component point based on the eigenvector of each shape component point, and generates an edge between the adjacent point and the shape component point, One continuous component obtained as a result is obtained as one adjacent connection graph. In addition, the basic component forming step obtains an adjacent point assigned the same shape classification as each shape component point for each shape component point constituting the adjacent connection graph, and between the adjacent point and the shape component point. To generate an edge and obtain one continuous component as a basic component. In the basic component classification step, components corresponding to the shape classification are classified with respect to the basic component, and the basic component whose shape classification is “a point on a columnar object” is classified as a “post component”. In the columnar object segment creation step, an adjacent connection graph including a column component is extracted, and one or more basic components included in the adjacent connection graph are combined to create a columnar object segment. As the adjacent point at this time, the shape composing point closest to the shape composing point is selected within the spatial range expanded from the shape composing point toward the eigenvector direction.
本願発明の柱状物体抽出方法は、一つの隣接接続グラフ内に、その形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントが2以上含まれる場合、形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントのうち最小の標高値を具備するものを、「支柱コンポーネント」と分類する方法とすることもできる。 In the columnar object extraction method of the present invention, when two or more basic components whose shape classification is “points on columnar objects” are included in one adjacent connection graph, the shape classification is “points on columnar objects”. A basic component having a minimum elevation value may be classified as a “post component”.
本願発明の柱状物体抽出方法は、「地面コンポーネント」を除いたうえで、1又は2以上の基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成する方法とすることもできる。この場合、第二特徴量が最大値を示す形状構成点に形状分類として「平面上の点」を付与し、形状分類が「平面上の点」である基本コンポーネントは「平面コンポーネント」に分類する。そして、平面コンポーネントを構成する形状構成点によって形成される面の法線方向に基づいて、略水平な平面コンポーネントを「地面コンポーネント」として抽出する。 The columnar object extraction method of the present invention may be a method of creating a columnar object segment by combining one or two or more basic components after excluding the “ground component”. In this case, “point on the plane” is assigned as the shape classification to the shape constituent point having the maximum second feature amount, and the basic component whose shape classification is “point on the plane” is classified as “plane component”. . Then, a substantially horizontal planar component is extracted as a “ground component” based on the normal direction of the surface formed by the shape composing points constituting the planar component.
本願発明の柱状物体抽出方法は、「接続物コンポーネント」を除いたうえで、1又は2以上の基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成する方法とすることもできる。この場合、形状分類が「柱状物体上の点」の基本コンポーネントであって、基本コンポーネントを構成する形状構成点の第一固有ベクトルが略水平な基本コンポーネントを「接続物コンポーネント」として抽出する。 The columnar object extraction method of the present invention may be a method of creating a columnar object segment by combining one or more basic components after excluding the “connected object component”. In this case, a basic component whose shape classification is “a point on a columnar object” and whose first eigenvector of the shape composing point constituting the basic component is substantially horizontal is extracted as a “connected component”.
本願発明の柱状物体抽出方法は、帰属度に基づいて、柱状物体をさらに種別分けすることもできる。この場合、柱状物体セグメントを構成する基本コンポーネントのうち、支柱コンポーネント以外の基本コンポーネントであって、相互に連結された基本コンポーネントの組み合わせをパーツとして抽出し、このパーツを形状分類に基づくパーツタイプに分類し、柱状物体セグメントの高さ、柱状物体セグメントに含まれるパーツの数、及びパーツタイプに関する評価に基づいて、柱状物体セグメントの帰属度を求める。 The columnar object extraction method of the present invention can further classify columnar objects based on the degree of attribution. In this case, out of the basic components that make up the columnar object segment, the basic components other than the column components are extracted as parts and the combinations of the basic components connected to each other are extracted as parts. Then, the attribution degree of the columnar object segment is obtained based on the evaluation of the height of the columnar object segment, the number of parts included in the columnar object segment, and the part type.
本願発明の柱状物体抽出方法は、支柱構成点を抽出したうえで、帰属度に基づいて柱状物体をさらに種別分けすることもできる。この場合、支柱候補点から所定距離内にある形状構成点と、この支柱候補点をまとめて支柱構成点とする。立設物形状データのうち、支柱構成点以外の形状構成点で構成される連続成分をパーツとして抽出し、このパーツを形状分類に基づくパーツタイプに分類し、立設物形状データの高さ、立設物形状データに含まれるパーツの数、及びパーツタイプに関する評価に基づいて、立設物形状データの帰属度を求める。 The columnar object extraction method of the present invention can further classify columnar objects based on the degree of belonging after extracting the strut composing points. In this case, the shape composing point within a predetermined distance from the strut candidate point and the strut candidate point are collectively set as a strut composing point. From the standing object shape data, a continuous component composed of shape composing points other than the strut composing point is extracted as a part, and this part is classified into a part type based on the shape classification, the height of the standing object shape data, Based on the number of parts included in the standing object shape data and the evaluation regarding the part type, the degree of attribution of the standing object shape data is obtained.
本願発明の柱状物体抽出方法は、コンテクスト特徴量に基づいて柱状物体をさらに種別分けすることもできる。この場合、所定のグリッドによって複数のメッシュを構成するとともに、帰属度を最も近いメッシュに配点し、所定数のメッシュで構成されるエリアを設定し、このエリアに基づいて柱状物体の種類ごとに標準分布マップを作成する。さらに、エリアに基づき各柱状物体セグメント又は各立設物形状データに対して、周辺分布マップを作成し、標準分布マップ及び周辺分布マップに基づいて、当該柱状物体セグメント又は立設物形状データに対してコンテクスト特徴量を算出する。 The columnar object extraction method of the present invention can further classify columnar objects based on the context feature quantity. In this case, a plurality of meshes are configured with a predetermined grid, the degree of attribution is assigned to the nearest mesh, an area configured with a predetermined number of meshes is set, and a standard is set for each type of columnar object based on this area. Create a distribution map. Further, a peripheral distribution map is created for each columnar object segment or each standing object shape data based on the area, and the columnar object segment or standing object shape data is generated based on the standard distribution map and the peripheral distribution map. To calculate the context feature value.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは、地面上に立設された複数の立設物を含む所定空間の計測点の集合である計測点群から、立設物のうちその形状が柱状である柱状物体を抽出する機能をコンピュータに実行させる柱状物体抽出プログラムであり、計測点群からそれぞれ独立した領域ごとにセグメントデータを作成するセグメンテーション機能と、それぞれのセグメントデータに対して立設物の形状特徴を明確にする細線化処理を行って立設物形状データを作成する細線化機能と、それぞれの形状構成点に対して主成分分析のための演算処理を行って固有値及び固有ベクトルを求める主成分分析機能と、さらにそれぞれの形状構成点に対して固有値を基に算出される特徴量に応じた形状分類を付与する形状分類機能と、形状構成点の特徴量に基づいて立設物の柱状判定処理を行う柱状物体判定機能を備えたものである。ここで、セグメンテーション機能は、任意計測点とこの点に近い近傍計測点との間でエッジを発生させ、その結果得られる一つの連続成分を一つのセグメントデータとするものであり、細線化機能で行われる細線化処理は、任意計測点の位置を移動させるものであって、任意計測点における近傍計測点2点との挟角を算出し、この挟角と任意計測点と近傍計測点とに基づいて、移動後の任意計測点位置を算出するものである。 The columnar object extraction program of the present invention is a columnar object having a columnar shape among standing objects from a measurement point group that is a set of measurement points in a predetermined space including a plurality of standing objects standing on the ground. This is a columnar object extraction program that allows a computer to execute the function of extracting the segment, segmentation function to create segment data for each area independent from the measurement point group, and the shape characteristics of standing objects for each segment data A thinning function to create standing shape data by performing thinning processing, and a principal component analysis function to calculate eigenvalues and eigenvectors by performing arithmetic processing for principal component analysis on each shape component point, and Furthermore, a shape classification function for assigning a shape classification according to the feature amount calculated based on the eigenvalue to each shape constituent point, and the feature amount of the shape constituent point Those having a columnar object determination function to perform the columnar determination process of standing 設物 based. Here, the segmentation function generates an edge between an arbitrary measurement point and a nearby measurement point close to this point, and uses one continuous component obtained as a result as one segment data. The thinning process to be performed is to move the position of an arbitrary measurement point, and calculates an included angle between two adjacent measurement points at an arbitrary measurement point, Based on this, the position of the arbitrary measurement point after movement is calculated.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは セグメンテーション機能を、任意計測点から近い順に所定数k個の近傍計測点を選出し、この近傍計測点と任意計測点との間でエッジを発生させることでk近傍接続グラフを作成し、このk近傍接続グラフから得られる一つの連続成分を一つのセグメントデータとする機能とすることもできる。 The columnar object extraction program of the present invention uses a segmentation function to select a predetermined number k of neighboring measurement points in order from the nearest measurement point and generate an edge between the neighboring measurement point and the arbitrary measurement point, thereby making the k neighborhood It is also possible to create a connection graph and use one continuous component obtained from this k-neighbor connection graph as one segment data.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは 主成分分析機能によって求められる固有値を、値の大きなものから順に、第一固有値、第二固有値、第三固有値とし、同様に第一固有値に対応するものを第一固有ベクトル、第二固有値に対応するものを第二固有ベクトル、第三固有値に対応するものを第三固有ベクトルとしたプログラムとすることもできる。この場合、特徴量は、第一固有値と第二固有値に基づいて算出される第一特徴量と、第二固有値と第三固有値に基づいて算出される第二特徴量と、第三固有値に基づいて算出される第三特徴量で構成され、形状分類は、「柱状物体上の点」を含む2以上の分類で構成される。また、特徴量のうち第一特徴量が最大値を示す形状構成点には形状分類として「柱状物体上の点」を付与する。 In the columnar object extraction program of the present invention, the eigenvalues obtained by the principal component analysis function are set as the first eigenvalue, the second eigenvalue, and the third eigenvalue in descending order of the values, and the first eigenvalue corresponding to the first eigenvalue A program corresponding to the eigenvector, the second eigenvalue corresponding to the second eigenvalue, and the third eigenvector corresponding to the third eigenvalue may be used. In this case, the feature value is based on the first feature value calculated based on the first eigenvalue and the second eigenvalue, the second feature value calculated based on the second eigenvalue and the third eigenvalue, and the third eigenvalue. The shape classification is composed of two or more classifications including “points on columnar objects”. In addition, a “point on a columnar object” is assigned as a shape classification to a shape composing point where the first feature amount has the maximum value among the feature amounts.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは、立設物形状データを構成する形状構成点のうち「柱状物体上の点」に分類された形状構成点が占める割合、又は/及び「柱状物体上の点」に分類された形状構成点のうち固有ベクトルが鉛直又は鉛直に近い向きである形状構成点が占める割合に基づいて、立設物形状データの柱状物体度を算出し、この柱状物体度を評価することで立設物の柱状判定を行うものとすることもできる。 The columnar object extraction program of the present invention is the ratio of the shape component points classified as “points on columnar objects” out of the shape component points constituting the standing object shape data, or / and “points on columnar objects”. The columnar object degree of standing object shape data is calculated on the basis of the proportion of the shape constituent points whose eigenvectors are vertical or close to vertical among the shape constituent points classified as, and this columnar object degree is evaluated. It is also possible to perform columnar determination of standing objects.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは、柱状物体判定機能が、隣接接続グラフ生成機能と、基本コンポーネント形成機能と、基本コンポーネント分類機能と、柱状物体セグメント作成機能を含んだものとすることもできる。この場合、隣接接続グラフ生成機能は、各形状構成点の固有ベクトルに基づいて、各形状構成点と隣接関係にある隣接点を選出するとともに、隣接点と形状構成点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つの隣接接続グラフとする。また、基本コンポーネント形成機能は、隣接接続グラフを構成する各形状構成点に対して、各形状構成点と同一の形状分類が付与された隣接点を選出するとともに、隣接点と形状構成点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つの基本コンポーネントとする。基本コンポーネント分類機能は、基本コンポーネントに対して形状分類に応じたコンポーンネント分類を付与するものであって、形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントにはコンポーンネント分類として「支柱コンポーネント」を付与する。柱状物体セグメント作成機能は、支柱コンポーネントを含む隣接接続グラフを抽出するとともに、隣接接続グラフに含まれる1又は2以上の基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成する。このときの隣接点は、形状構成点から固有ベクトル方向に向けて拡張される空間範囲内において、形状構成点から最も近い形状構成点が選ばれる。 In the columnar object extraction program of the present invention, the columnar object determination function may include an adjacent connection graph generation function, a basic component formation function, a basic component classification function, and a columnar object segment creation function. In this case, the adjacent connection graph generation function selects an adjacent point adjacent to each shape component point based on the eigenvector of each shape component point, and generates an edge between the adjacent point and the shape component point. One continuous component obtained as a result is taken as one adjacent connection graph. In addition, the basic component forming function selects an adjacent point to which the same shape classification as each shape component point is assigned to each shape component point constituting the adjacent connection graph, and Edges are generated between them, and one continuous component obtained as a result is used as one basic component. The basic component classification function assigns a component classification corresponding to the shape classification to the basic component. For a basic component whose shape classification is “a point on a columnar object”, the component classification is “ A “post component” is assigned. The columnar object segment creation function extracts an adjacent connection graph including a column component and combines one or more basic components included in the adjacent connection graph to create a columnar object segment. As the adjacent point at this time, the shape composing point closest to the shape composing point is selected within the spatial range expanded from the shape composing point toward the eigenvector direction.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは、一つの隣接接続グラフ内に、その形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントが2以上含まれる場合、形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントのうち最小の標高値を具備するものに、コンポーンネント分類として「支柱コンポーネント」を付与するものとすることもできる。 In the columnar object extraction program of the present invention, when two or more basic components whose shape classification is “points on columnar objects” are included in one adjacent connection graph, the shape classification is “points on columnar objects”. It is also possible to give a “post component” as a component classification to a certain basic component having the minimum elevation value.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは、「地面コンポーネント」を除いたうえで、1又は2以上の基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成するものとすることもできる。この場合、第二特徴量が最大値を示す形状構成点に形状分類として「平面上の点」を付与し、形状分類が「平面上の点」である基本コンポーネントには、コンポーンネント分類として「平面コンポーネント」を付与する。そして、平面コンポーネントを構成する形状構成点によって形成される面の法線方向に基づいて、略水平な平面コンポーネントを「地面コンポーネント」として抽出する。 The columnar object extraction program of the present invention can also create a columnar object segment by combining one or more basic components, excluding the “ground component”. In this case, “point on the plane” is assigned as the shape classification to the shape component point where the second feature value has the maximum value, and the component classification is applied to the basic component whose shape classification is “point on the plane”. Assign "Plane component". Then, a substantially horizontal planar component is extracted as a “ground component” based on the normal direction of the surface formed by the shape composing points constituting the planar component.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは、「接続物コンポーネント」を除いたうえで、1又は2以上の基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成するものとすることもできる。この場合、形状分類が「柱状物体上の点」の基本コンポーネントであって、基本コンポーネントを構成する形状構成点の第一固有ベクトルが略水平な基本コンポーネントを「接続物コンポーネント」として抽出する。 The columnar object extraction program according to the present invention may be configured to create a columnar object segment by combining one or more basic components after excluding the “connected object component”. In this case, a basic component whose shape classification is “a point on a columnar object” and whose first eigenvector of the shape composing point constituting the basic component is substantially horizontal is extracted as a “connected component”.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは、帰属度に基づいて柱状物体さらに種別分けするする柱状物体種別認識機能を備えたものとすることもできる。この場合、柱状物体セグメントを構成する基本コンポーネントのうち、支柱コンポーネント以外の基本コンポーネントであって、相互に連結された基本コンポーネントの組み合わせをパーツとして抽出するパーツ抽出機能と、パーツを形状分類に基づくパーツタイプに分類するパーツタイプ分類機能と、柱状物体セグメントの高さ、柱状物体セグメントに含まれるパーツの数、及びパーツタイプに関する評価に基づいて、柱状物体セグメントの帰属度を算出する帰属度算出機能を併せて備える。 The columnar object extraction program of the present invention may be provided with a columnar object type recognition function for further classifying columnar objects based on the degree of attribution. In this case, out of the basic components that make up the columnar object segment, a basic component other than the column component, and a part extraction function that extracts a combination of interconnected basic components as parts, and parts based on shape classification A part type classification function that classifies the object into a type, and an attribute calculation function that calculates the attribute of the columnar object segment based on the evaluation of the height of the columnar object segment, the number of parts included in the columnar object segment, and the part type Also prepare.
本願発明の柱状物体抽出プログラムは、支柱構成点抽出機能を備えるとともに、帰属度に基づいて柱状物体さらに種別分けするする柱状物体種別認識機能を備えたものとすることもできる。この場合、支柱構成点抽出機能は、立設物形状データのうち、「柱状物体上の点」に分類された形状構成点であって、第一固有ベクトルが略鉛直方向である形状構成点を支柱候補点とし、支柱候補点から所定距離内にある形状構成点と、支柱候補点をまとめて支柱構成点とするものである。また、立設物形状データのうち、支柱構成点以外の形状構成点で構成される連続成分をパーツとして抽出するパーツ抽出機能と、パーツを形状分類に基づくパーツタイプに分類するパーツタイプ分類機能と、立設物形状データの高さ、立設物形状データに含まれるパーツの数、及びパーツタイプに関する評価に基づいて、立設物形状データの帰属度を算出する帰属度算出機能を併せて備える。 The columnar object extraction program of the present invention may have a columnar component point extraction function and a columnar object type recognition function for further classifying columnar objects based on the degree of belonging. In this case, the column configuration point extraction function is a configuration component point classified as “point on a columnar object” in the standing object shape data, and the shape configuration point whose first eigenvector is substantially in the vertical direction. As the candidate points, the shape constituent points within a predetermined distance from the pillar candidate points and the pillar candidate points are collectively set as the pillar constituent points. In addition, a part extraction function that extracts continuous components composed of shape constituent points other than the pillar constituent points from the standing object shape data as parts, and a part type classification function that classifies parts into part types based on shape classification, In addition, it has an attribute calculation function that calculates the attribute of the standing object shape data based on the evaluation of the height of the standing object shape data, the number of parts included in the standing object shape data, and the part type. .
本願発明の柱状物体抽出プログラムは、コンテクスト特徴量に基づいて柱状物体の種類を選別する柱状物体種別認識機能を備えたものとすることもできる。この場合、所定のグリッドによって複数のメッシュを構成するとともに、帰属度を最も近いメッシュに配点する帰属度配点機能と、所定数のメッシュで構成されるエリアを設定するエリア設定機能と、エリアに基づいて、柱状物体の種類ごとに標準分布マップを作成する標準分布マップ作製機能と、エリアに基づき各柱状物体セグメント又は各立設物形状データに対して、周辺分布マップを作成する周辺分布マップ作製機能と、さらに、標準分布マップ及び周辺分布マップに基づいて、当該柱状物体セグメント又は立設物形状データに対して、コンテクスト特徴量を算出するコンテクスト特徴量算出機能を併せて備える。 The columnar object extraction program of the present invention may be provided with a columnar object type recognition function for selecting the type of columnar object based on the context feature value. In this case, a plurality of meshes are configured by a predetermined grid, an attribution score distribution function for distributing the attribution to the nearest mesh, an area setting function for setting an area configured by a predetermined number of meshes, and an area based Standard distribution map creation function to create a standard distribution map for each type of columnar object, and peripheral distribution map creation function to create a peripheral distribution map for each columnar object segment or each standing object shape data based on area And a context feature amount calculation function for calculating a context feature amount for the columnar object segment or the standing object shape data based on the standard distribution map and the peripheral distribution map.
本願発明の柱状物体抽出装置は、地面上に立設された複数の立設物を含む所定空間の計測点の集合である計測点群から、立設物のうちその形状が柱状である柱状物体を抽出する柱状物体抽出装置であり、所定空間を計測して計測点群を取得する計測手段と、計測手段によって取得された計測点群を記憶する記憶手段と、計測点群を基に立設物のうち柱状物体を抽出する演算処理手段を備えたものである。さらに演算処理手段は、セグメンテーション機能と、細線化機能と、主成分分析機能と、形状分類機能と、柱状物体判定機能を備えている。ここで、セグメンテーション機能は、計測点群から、それぞれ独立した領域ごとにセグメントデータを作成するものであって、任意計測点から近い順に所定数k個の近傍計測点を選出し、この近傍計測点と任意計測点との間でエッジを発生させることでk近傍接続グラフを作成し、このk近傍接続グラフから得られる一つの連続成分を一つのセグメントデータとするものであり、細線化機能は、それぞれのセグメントデータに対して、立設物の形状特徴を明確にする細線化処理を行って立設物形状データを作成するものであり、主成分分析機能は、それぞれの形状構成点に対して、主成分分析のための演算処理を行って固有値及び固有ベクトルを求めるものであり、形状分類機能は、それぞれの形状構成点に対して、固有値を基に算出される特徴量に応じた形状分類を付与するものであり、柱状物体判定機能は、形状構成点の特徴量に基づいて立設物の柱状判定処理を行うものであり、細線化機能で行われる細線化処理は、任意計測点の位置を移動させるものであって、任意計測点における近傍計測点2点との挟角を算出し、この挟角と任意計測点と近傍計測点とに基づいて、移動後の任意計測点位置を算出するものである。 The columnar object extraction device of the present invention is a columnar object whose shape is a columnar shape among standing objects from a measurement point group that is a set of measurement points in a predetermined space including a plurality of standing objects standing on the ground. Is a columnar object extraction apparatus that measures a predetermined space and acquires a measurement point group, a storage unit that stores the measurement point group acquired by the measurement unit, and a standing unit based on the measurement point group An arithmetic processing means for extracting a columnar object from among the objects is provided. Further, the arithmetic processing means has a segmentation function, a thinning function, a principal component analysis function, a shape classification function, and a columnar object determination function. Here, the segmentation function creates segment data for each independent region from the measurement point group, and selects a predetermined number k neighboring measurement points in order from the arbitrary measurement point. The k neighborhood connection graph is created by generating an edge between and an arbitrary measurement point, and one continuous component obtained from the k neighborhood connection graph is used as one segment data. For each segment data, the standing line shape data is created by thinning processing to clarify the shape characteristics of the standing object, and the principal component analysis function is applied to each shape composing point. The eigenvalues and eigenvectors are obtained by performing arithmetic processing for principal component analysis, and the shape classification function is calculated based on the eigenvalues for each shape composing point. The columnar object determination function is used to perform columnar determination processing for standing objects based on the feature quantities of the shape composing points, and the thinning performed by the thinning function. The process is to move the position of an arbitrary measurement point, calculate an included angle between two adjacent measurement points at the arbitrary measurement point, and move based on the included angle, the arbitrary measurement point, and the adjacent measurement point The later arbitrary measurement point position is calculated.
本願発明の柱状物体抽出方法、柱状物体抽出プログラム、及び柱状物体抽出装置には、次のような効果がある。
(1)大量の計測点群の中から、目視など人の判断を介することなく、柱状物体を自動抽出するので、人為的なミスが排除されて漏れなく抽出できるうえ、極めて短時間で抽出結果を得ることができる。
(2)任意計測点における近傍計測点2点との挟角から求められる細線化強度に基づいて細線化処理を行うので、柱状物体の端点や枝分かれ点は保持した(点移動が少ない)まま細線化され、この結果、形状を正確に表現しつつ形状特徴を明確にすることができる。したがって、正確に柱状物体を抽出することができる。
(3)セグメンテーションを行う際、任意計測点から近い順にk個の近傍計測点を選出してk近傍接続グラフを作成することとすれば、セグメンテーションの処理時間が短縮され、ひいては柱状物体を抽出する処理のさらなる高速化を図ることができる。
(4)主成分分析や、固有値を基に算出される特徴量に応じた形状分類といった概念を用いることによって、様々な太さや傾きの柱状物体でも抽出することができる。
(5)柱状物体からパーツを抽出し、これをパーツ分類することで、柱状物体をさらに電柱、街灯、標識など詳細な分類に分けることができる。
The columnar object extraction method, columnar object extraction program, and columnar object extraction apparatus of the present invention have the following effects.
(1) Since a columnar object is automatically extracted from a large number of measurement points without any human judgment such as visual inspection, human error is eliminated and extraction can be performed without omission, and the extraction result can be obtained in a very short time. Can be obtained.
(2) Since the thinning process is performed based on the thinning strength obtained from the angle between two adjacent measurement points at an arbitrary measurement point, the end points and branch points of the columnar object are retained (point movement is small) and the thin line As a result, the shape feature can be clarified while accurately expressing the shape. Therefore, a columnar object can be extracted accurately.
(3) When segmentation is performed, if k neighboring measurement points are selected in order from the nearest measurement point and a k neighborhood connection graph is created, the segmentation processing time is shortened, and as a result, columnar objects are extracted. The processing can be further speeded up.
(4) Columnar objects of various thicknesses and inclinations can be extracted by using concepts such as principal component analysis and shape classification according to feature values calculated based on eigenvalues.
(5) By extracting parts from columnar objects and classifying them into parts, the columnar objects can be further classified into detailed classifications such as utility poles, street lamps, and signs.
本願発明の柱状物体抽出方法、柱状物体抽出プログラム、及び柱状物体抽出装置の実施形態の例を図に基づいて説明する。 Exemplary embodiments of a columnar object extraction method, a columnar object extraction program, and a columnar object extraction apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1.全体概要
図1は、市街地を計測した全体地形から柱状物体を抽出した状態を示すモデル図で、(a)は市街地全体の地形を表す全体モデル図であり、(b)は抽出された柱状物体のみを表す柱状物体モデル図である。なお、図1(a)の全体モデル図は、市街地の所定範囲を計測した計測点の集合(以下、「計測点群」という。)を鳥瞰図として示した図である。このように、本願発明は地形全体の地物から柱状物体を抽出するものである。
1. Overall Overview FIG. 1 is a model diagram showing a state in which a columnar object is extracted from an entire terrain obtained by measuring a city area, (a) is an overall model diagram showing the terrain of the entire city area, and (b) is an extracted columnar object. It is a columnar object model figure showing only. The overall model diagram of FIG. 1A is a bird's eye view showing a set of measurement points (hereinafter referred to as “measurement point group”) obtained by measuring a predetermined range of an urban area. As described above, the present invention extracts a columnar object from features of the entire terrain.
計測点群を構成する計測点は、例えばレーザスキャナーを搭載した自動車で市街地の所定範囲を移動しながら計測して得ることができる。この計測点は、平面座標と高さからなる3次元座標(X,Y,Z)である。もちろんこの計測点を、緯度、経度、標高で表すこともできる。また、計測点を得る手法として、車載型レーザスキャナーを用いた手法(いわゆるMMS)に限らず、航空機にレーザスキャナーを搭載して計測する手法を用いることもできるし、レーザスキャナーを用いることなくTS(トータルステーション)等を利用した従来計測手法を採用することもできる。また、必ずしも本願発明のために計測する必要はなく、既存の計測点を利用することができるのは言うまでもない。 The measurement points constituting the measurement point group can be obtained by, for example, measuring while moving a predetermined range in an urban area with an automobile equipped with a laser scanner. This measurement point is a three-dimensional coordinate (X, Y, Z) composed of a plane coordinate and a height. Of course, this measurement point can also be expressed by latitude, longitude, and altitude. In addition, the method for obtaining the measurement point is not limited to the method using an in-vehicle laser scanner (so-called MMS), and a method of measuring by mounting a laser scanner on an aircraft can be used, and TS can be used without using a laser scanner. A conventional measurement method using (total station) or the like can also be adopted. Further, it is not always necessary to perform measurement for the present invention, and it is needless to say that existing measurement points can be used.
レーザスキャナーを用いると、通常、1回の計測で多数の計測点を得る。記述のとおり、この多数の計測点の集合が「計測点群」である。すなわち図1(a)の全体モデル図は、市街地全体の計測点群を鳥瞰図として表示した図といえる。なお、ここで対象としている空間は市街地の所定範囲であるが、本願発明を実施する上で、複数の立設物を含む空間であれば対象空間が市街地である必要はない。 When a laser scanner is used, a large number of measurement points are usually obtained by one measurement. As described, the set of many measurement points is a “measurement point group”. That is, the overall model diagram of FIG. 1A can be said to be a diagram in which the measurement point group of the entire city area is displayed as a bird's eye view. In addition, although the space made into object here is the predetermined range of an urban area, when implementing this invention, if the space contains a some standing structure, the object space does not need to be an urban area.
図2は、本願発明の概要を示すフロー図である。この図に沿って、各手順(ステップ)とその流れについて説明する。まず市街地の計測結果である計測点群を用意する。この計測点群の中には、ある程度独立した計測点の「かたまり」が含まれている。この「かたまり」は、地面上に立設された(地面上に立ち上がった)地物(以下、「立設物」という。)と考えられ、この立設物を含む所定の領域をセグメントとして区分するのがセグメンテーションである(S02)。なお便宜上、所定領域ごとに区分された計測点の集合を「セグメントデータ」という。 FIG. 2 is a flowchart showing an outline of the present invention. Each procedure (step) and its flow will be described with reference to this figure. First, a measurement point cloud that is a measurement result of an urban area is prepared. This group of measurement points includes a “cluster” of measurement points that are somewhat independent. This “chunk” is considered to be a feature standing on the ground (standing on the ground) (hereinafter referred to as “standing feature”), and a predetermined area including this standing feature is divided into segments. It is the segmentation (S02). For convenience, a set of measurement points divided for each predetermined area is referred to as “segment data”.
次に、各セグメントデータに対して細線化処理を行う(S03)。これは、立設物の形状(外形)の特徴を明確にするもので、例えば電柱を計測した場合、電柱以外の計測点や誤差のある計測点が含まれるがこれを調整することによって本来の電柱の形状に近づける処理である。ここでは、セグメントデータを細線化処理して得られた結果を「立設物形状データ」と呼び、さらに細線化処理によって計測点を調整したもの(つまり立設物形状データを構成する各点)を「形状構成点」と呼ぶこととする。 Next, thinning processing is performed on each segment data (S03). This is to clarify the characteristics of the shape (outer shape) of standing objects. For example, when measuring a power pole, measurement points other than the power pole and measurement points with errors are included. This is a process to bring it close to the shape of the utility pole. Here, the result obtained by thinning the segment data is called “standing structure data”, and the measurement points are adjusted by thinning processing (that is, each point constituting the standing structure data) Is referred to as a “shape component point”.
つづいて各形状構成点に対して主成分分析を行い、その立設物形状データに対応する立設物の向き(軸方向)を求め、さらに主成分分析の結果得られる固有値に基づいて各形状構成点の特徴量を算出する(S04)。この特徴量は、立設物の形状特徴を表す値であり、特徴量に応じてあらかじめ定めておいた形状分類を付与することができる(S05)。 Next, the principal component analysis is performed on each shape component point, the orientation (axial direction) of the standing object corresponding to the standing object shape data is obtained, and each shape is based on the eigenvalue obtained as a result of the principal component analysis. The feature amount of the constituent point is calculated (S04). This feature amount is a value representing the shape feature of the standing object, and a predetermined shape classification can be given according to the feature amount (S05).
各形状構成点に対して形状分類が付与されると、この形状分類を利用して柱状物体を認識することが可能となり、結果的に、市街地全体の地物から柱状物体のみを抽出することが可能となる。 When a shape classification is given to each shape component point, it becomes possible to recognize a columnar object using this shape classification, and as a result, only a columnar object can be extracted from the features of the entire city area. It becomes possible.
形状分類を利用して柱状物体を認識する手法は、大別すると3種類に分けられ、ここではそれぞれ「第1の実施形態」、「第2の実施形態」、「第3の実施形態」として説明することとする。以下、各実施形態について要素ごとに詳述する。 The method of recognizing a columnar object using shape classification is roughly divided into three types. Here, “first embodiment”, “second embodiment”, and “third embodiment”, respectively. I will explain. Hereinafter, each embodiment will be described in detail for each element.
2.第1の実施形態
本願発明の第1の実施形態の例を、図に基づいて説明する。図3は、第1の実施形態の概要を示すフロー図である。以下、このフロー図に沿って各手順(ステップ)を説明する。
2. First Embodiment An example of a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the first embodiment. Hereafter, each procedure (step) is demonstrated along this flowchart.
(地面点の除去)
計測点群が、地面を計測した計測点(以下、「地面点」という。)を含む場合、この地面点を計測点群から取り除く(S01)。これは、後に説明するセグメンテーションを行う際に、独立した(つまり他とは連続性のない)計測点のかたまりを必要とするからである。したがって、計測点群に地面点が含まれない場合は、ここでの処理を実施する必要はない。
(Removal of ground points)
When the measurement point group includes a measurement point obtained by measuring the ground (hereinafter referred to as “ground point”), the ground point is removed from the measurement point group (S01). This is because a group of measurement points that are independent (that is, not continuous with others) is required when performing segmentation described later. Therefore, when the ground point is not included in the measurement point group, it is not necessary to perform the processing here.
計測点群から地面点を除く処理は、従来から用いられている手法によることが可能である。一例として、リージョングローイング(領域拡張)を挙げることができる。これは、任意の地面点を指定すると、その点から所定勾配(鉛直勾配)にある点を地面点として選出していくもので、指定した地面点から平面的に広げていって「地面」を特定する手法である。なお、計測点群から地面点を除去して得られる計測点の集合は、立設物を計測した計測点の集合と考えることができるので、これを特に「立設物計測点群」ということとする。 The process of removing ground points from the measurement point group can be performed by a conventionally used method. One example is region growing (region expansion). In this method, when an arbitrary ground point is specified, a point having a predetermined gradient (vertical gradient) from that point is selected as a ground point. It is a technique to identify. The set of measurement points obtained by removing the ground points from the measurement point group can be considered as a set of measurement points obtained by measuring the standing object, and this is called the “standing object measurement point group”. And
(セグメンテーション)
セグメンテーションは、無秩序に配置された立設物計測点群に対して、立設物ごとに分離(セグメント化)する処理である(S02)。これは、一つの立設物を計測した複数の計測点は、それぞれ近い位置にあるという考えに基づくものであり、任意の計測点(任意計測点i)から近傍にある計測点(近傍計測点j)を検出し、これを次々に派生させていくことでセグメントを形成していくものである。この結果、得られるものがセグメントデータであり、基本的には対象空間内に含まれる立設物の数だけセグメントデータが得られる。
(segmentation)
Segmentation is a process of separating (segmenting) each standing object with respect to the standing object measurement point group arranged randomly (S02). This is based on the idea that a plurality of measurement points obtained by measuring one standing object are close to each other, and a measurement point (neighbor measurement point) in the vicinity from an arbitrary measurement point (arbitrary measurement point i). A segment is formed by detecting j) and deriving it one after another. As a result, what is obtained is segment data, and basically, as many segment data as the number of standing objects included in the target space are obtained.
セグメンテーションについてさらに詳しく説明する。図4は、任意計測点iの近傍計測点jを検出する考え方を示す説明図である。なお紙面の都合上、図4は2次元に見えるが、あくまで3次元の概念を示すものである。近傍計測点jの検出は、任意計測点iから所定距離内にあるすべての点とすることもできるが、以降の処理速度を考えると、近傍計測点jは近傍数k個以内にとどめるとよい。図4では、近傍数kを8個としており、近傍計測点j1〜j8を検出している。この場合、近傍数k個の近傍計測点jは任意計測点iから近い順に選ばれる。もちろん近傍数kは、適宜設計して定めることができる。 The segmentation will be described in more detail. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the concept of detecting a measurement point j in the vicinity of an arbitrary measurement point i. Note that because of space limitations, FIG. 4 looks two-dimensional, but only shows a three-dimensional concept. The detection of the nearby measurement point j can be performed at all points within a predetermined distance from the arbitrary measurement point i, but considering the subsequent processing speed, the number of the nearby measurement points j should be limited to k or less. . In FIG. 4, the number of neighbors k is eight, and the neighbor measurement points j 1 to j 8 are detected. In this case, the number k of neighboring measurement points j is selected in order from the arbitrary measurement point i. Of course, the number k of neighbors can be determined by designing as appropriate.
また、近傍計測点jの選出条件として限界距離を設けることもできる。すなわち、図4に示すように、任意計測点iを中心に半径rの球を描き、この範囲内にある計測点のうち近い順に近傍数k(図では8個)分だけ近傍計測点jを検出する。したがって、限界距離の範囲内(半径rの球の範囲内)にある計測点が少ない場合は、近傍数k未満の近傍計測点jが検出されることとなる。 In addition, a limit distance can be provided as a condition for selecting the nearby measurement point j. That is, as shown in FIG. 4, a sphere having a radius r is drawn around an arbitrary measurement point i, and the number of neighboring measurement points j corresponding to the number k of neighborhoods (eight in the figure) in the closest order among the measurement points within this range. To detect. Therefore, when there are few measurement points within the range of the limit distance (within the range of the sphere having the radius r), the nearby measurement points j less than the number k of neighborhoods are detected.
任意計測点iに対する近傍計測点jを検出する際、すべての計測点を対象に条件照合することもできるが、ここでの検出処理時間を短縮するため、従来から用いられているkd木と呼ばれる手法を採用することもできる。 When detecting a nearby measurement point j with respect to an arbitrary measurement point i, conditions can be collated for all measurement points. However, in order to shorten the detection processing time here, this is called a kd tree that has been used conventionally. Techniques can also be adopted.
任意計測点iにおける近傍計測点jが検出されると、当該任意計測点iとすべての近傍計測点jとを関連付ける。具体的には、任意計測点iと近傍計測点jでエッジ(リンク)を生成させる。図4では、(i,j1)〜(i,j8)の8個のエッジが生成されることとなる。 When the nearby measurement point j at the arbitrary measurement point i is detected, the arbitrary measurement point i is associated with all the nearby measurement points j. Specifically, an edge (link) is generated at an arbitrary measurement point i and a nearby measurement point j. In FIG. 4, eight edges (i, j 1 ) to (i, j 8 ) are generated.
一つの任意計測点iについてエッジ生成処理まで終わると、他の計測点を任意計測点として同様の処理を行っていく。これを繰り返し行うと、近傍にある計測点同士が集合し、これを一つの連続成分として得ることができる。すなわちここで得られた一つの連続成分が、一つの立設物に対応するセグメントデータである。また、このようにして立設物計測点群から複数のセグメントデータが得られた結果が接続グラフと呼ばれるものであり、特に近傍数kの近傍計測点jを検出して得られた結果が「k近傍接続グラフ」である。 When the edge generation processing is completed for one arbitrary measurement point i, the same processing is performed using the other measurement points as arbitrary measurement points. If this is repeated, measurement points in the vicinity gather and can be obtained as one continuous component. That is, one continuous component obtained here is segment data corresponding to one standing object. In addition, the result of obtaining a plurality of segment data from the standing object measurement point group in this way is called a connection graph. In particular, the result obtained by detecting the neighborhood measurement points j of the number k of neighborhoods is “ k neighbor connection graph ".
(細線化処理)
細線化処理はスムージングとも呼ばれるもので、立設物の形状の特徴を明確化するものである(S03)。セグメントデータを構成する計測点の中には、立設物以外を計測した計測点や、誤差のある計測点が含まれる。このような計測点を調整することで本来の電柱の形状に近づける処理が細線化処理であり、セグメントデータを構成する計測点を徐々に移動させて調整するものである。
(Thinning process)
The thinning process is also called smoothing and clarifies the characteristics of the shape of the standing object (S03). The measurement points constituting the segment data include measurement points that are measured other than standing objects and measurement points with errors. The process of adjusting the measurement points to bring them closer to the original shape of the utility pole is the thinning process. The measurement points constituting the segment data are gradually moved and adjusted.
細線化処理はこれまでも行われてきた手法であるが、本願発明は柱状物体を抽出するという点に着目しており、細線化強度(スムージング強度)という概念を取り入れたことが一つの特徴である。具体的には、以下の数式に従って計測点を徐々に移動させていく処理である。
上記数式は、任意の計測点である任意計測点iをi’に調整(移動)させるものであり、piは細線化処理前(移動前)の任意計測点iの座標、pjは任意計測点iの近傍計測点jの座標、p’iは細線化処理後(移動後)の座標である。また、i* は任意計測点iの近傍計測点jの集合(以下、「近傍点集合」という。)、qは任意計測点iの近傍計測点であってjとは異なる点、Vi
は近傍計測点の組み合わせ(j,q)の点対集合である。
In the above formula, an arbitrary measurement point i, which is an arbitrary measurement point, is adjusted (moved) to i ′, p i is the coordinate of the arbitrary measurement point i before thinning processing (before movement), and p j is an arbitrary The coordinates of the measurement point j in the vicinity of the measurement point i and p ′ i are the coordinates after the thinning process (after movement). Also, i * is a set of measurement points j in the vicinity of the arbitrary measurement point i (hereinafter referred to as “neighboring point set”), q is a measurement point in the vicinity of the arbitrary measurement point i, and is different from j, V i
Is a point pair set of combinations (j, q) of neighboring measurement points.
上記数式で示されるように、細線化処理後のp’iは、任意計測点iの座標、近傍計測点jの座標、細線化強度λ、及び重みωij
に基づいて(これらを変数として)求められる。また、細線化強度λは、点対集合Viの点対数((j,q)の組み合わせ数)である|Vi|、任意計測点iを中心とした近傍計測点jと近傍計測点qからなる挟角であるangle(j,i,q)に基づいて求められる。なお重みωij
は、piとpj点との距離である||pj−pi||の逆数に基づいて求められる正値であり、遠い位置にある近傍計測点の影響を抑制している。
As shown in the above formula, p ′ i after the thinning process is the coordinates of the arbitrary measurement point i, the coordinates of the neighboring measurement point j, the thinning intensity λ, and the weight ω ij.
Based on these (as variables). Further, the thinning strength λ is | V i | which is the number of point pairs (number of combinations of (j, q)) of the point pair set V i , the neighboring measurement point j centered on the arbitrary measurement point i, and the neighboring measurement point q. It is calculated based on angle (j, i, q) which is an included angle. The weight ω ij
Is a positive value obtained based on the reciprocal of || p j -p i ||, which is the distance between p i and p j , and suppresses the influence of nearby measurement points at distant positions.
図5は、任意計測点と近傍計測点とからなる挟角θ(つまりangle(j,i,q))を説明するモデル図である。この図に示すように、立設物の端部に位置する端点に近いほど挟角θが小さな値をとることがわかる。言い換えれば、細線化強度λが小さな値を取ることであり、この結果、任意計測点piの影響を強く残し、近傍計測点pjの影響が抑制される。したがって、立設物を構成する端点や枝分かれ点は、細線化処理によってあまり座標移動することがなく、すなわち端点や枝分かれ構造が保持されたまま細線化処理されることとなる。 FIG. 5 is a model diagram for explaining the included angle θ (that is, angle (j, i, q)) composed of an arbitrary measurement point and a nearby measurement point. As shown in this figure, it can be seen that the closer to the end point located at the end of the standing object, the smaller the included angle θ becomes. In other words, the thinning intensity λ takes a small value. As a result, the influence of the arbitrary measurement point p i is strongly left, and the influence of the neighboring measurement point p j is suppressed. Therefore, the end points and branch points constituting the standing object are not moved much by the thinning process, that is, the thinning process is performed while the end points and the branch structure are maintained.
基本的に細線化処理は、セグメントデータを構成するすべての計測点に対して行われ、そしてすべてのセグメントデータに対して行われる。また、図3のフローに示すように、すべてのセグメントデータ(図ではm個のセグメントデータ)に対する細線化処理を1回とし、これを複数回(図ではn回)繰り返すと、立設物の形状特徴をより明確化できるので好適である。細線化処理の繰り返し回数nは、適宜設計することができる。 Basically, the thinning process is performed on all the measurement points constituting the segment data, and is performed on all the segment data. Also, as shown in the flow of FIG. 3, when the thinning process is performed once for all segment data (m segment data in the figure) and this is repeated a plurality of times (n times in the figure), This is preferable because the shape feature can be further clarified. The number of repetitions n of the thinning process can be designed as appropriate.
以上のように、計測点を細線化処理することで形状構成点I(p’i)が得られ、すなわちセグメントデータを細線化処理することで立設物形状データ(形状構成点Iの集合)が得られる。 As described above, the shape composing point I (p ′ i ) is obtained by thinning the measurement points, that is, the standing object shape data (a set of the shape composing points I) by thinning the segment data. Is obtained.
(形状分類の付与)
細線化処理で得られた形状構成点Iは、立設物の形状を構成するものであり、局所的な点分布状態によりそれぞれこの形状に与える影響度が相違する。この局所的な点分布状態は、次式により形状構成点Iの分散共分散行列MIを作成することで、定量的に評価することができる(S04)。
The shape component point I obtained by the thinning process constitutes the shape of the standing object, and the degree of influence on this shape differs depending on the local point distribution state. The local point distribution, by creating a variance-covariance matrix M I shape configuration point I by the following equation, it is possible to quantitatively evaluate (S04).
上記数式で、PJは形状構成点Iの近傍(セグメンテーションで説明した近傍計測点の選出方法と同様に選出)である近傍形状構成点Jの座標値、I*は形状構成点Iの近傍形状構成点Jの集合(近傍形状構成点集合)、PIOはI*の重心座標値である。なお図6は、分散共分散行列MIを作成するために用いられる要素PI,I*,PIOを説明するためのモデル図であり、図中に示すPIは形状構成点Iの座標値である。 In the above equation, P J is the coordinate value of the neighboring shape component point J that is the neighborhood of the shape component point I (selected in the same manner as the method of selecting the neighboring measurement points described in the segmentation), and I * is the neighboring shape of the shape component point I. A set of component points J (neighboring shape component point set), PIO is a barycentric coordinate value of I * . FIG. 6 is a model diagram for explaining the elements P I , I * and P IO used to create the variance-covariance matrix M I , where P I is the coordinate of the shape component point I Value.
分散共分散行列MIを作成することで、近傍形状構成点集合I*の固有値γI及びこれに対応する固有ベクトルeIが得られる。また、近傍形状構成点集合I*は3次元的な分布を表しているので、3つの固有値、すなわち第1固有値γI 1,第2固有値γI 2,第3固有値γI 3(γI 1≧γI 2≧γI 3)と、それぞれの固有値に対応する第1固有ベクトルeI 1,第2固有ベクトルeI 2,第3固有ベクトルeI 3が得られる。このうち第1固有ベクトルeI 1は、近傍形状構成点集合I*の主方向(主軸方向)を示す。図7は、近傍形状構成点集合I*の点分布状態と第1固有ベクトルeI 1(主方向)を示すモデル図である。なおこの図では、第1固有ベクトルeI 1と第2固有ベクトルeI 2のみ示しており、図面垂直方向に示される第3固有ベクトルeI 3は省略している。 By creating the variance-covariance matrix M I , the eigenvalue γ I of the neighboring shape constituent point set I * and the eigenvector e I corresponding thereto are obtained. Further, since the neighborhood shape component point set I * represents a three-dimensional distribution, three eigenvalues, that is, a first eigenvalue γ I 1 , a second eigenvalue γ I 2 , and a third eigenvalue γ I 3 (γ I 1). ≧ γ I 2 ≧ γ I 3 ), and the first eigenvector e I 1 , second eigenvector e I 2 , and third eigenvector e I 3 corresponding to each eigenvalue are obtained. Of these, the first eigenvector e I 1 indicates the main direction (main axis direction) of the neighboring shape composing point set I * . FIG. 7 is a model diagram showing the point distribution state of the neighboring shape composing point set I * and the first eigenvector e I 1 (main direction). In this figure, only the first eigenvector e I 1 and the second eigenvector e I 2 are shown, and the third eigenvector e I 3 shown in the vertical direction of the drawing is omitted.
近傍形状構成点集合I*の固有値γIが得られると、次にこれに基づいて3つの特徴量SI、すなわち第1特徴量SI 1,第2特徴量SI 2,第3特徴量SI 3を算出する。それぞれの特徴量は、SI 1=γI 1−α・γI 2,SI 2=γI 2−γI 3,SI 3=β・γI 3で求められる。ここで、αとβは計測手段に応じた補正係数で、適宜設定することができる。実験例としては、αとβともに整数とし、αをβよりも小さな値とすると好適な結果(柱状物体の高い認識率)が得られた。 When the eigenvalue γ I of the neighboring shape composing point set I * is obtained, three feature values S I , that is, a first feature value S I 1 , a second feature value S I 2 , and a third feature value are then obtained based on this. Calculate S I 3 . The respective feature amounts are obtained as S I 1 = γ I 1 −α · γ I 2 , S I 2 = γ I 2 −γ I 3 , and S I 3 = β · γ I 3 . Here, α and β are correction coefficients corresponding to the measuring means, and can be set as appropriate. As an experimental example, both α and β are integers, and when α is a value smaller than β, favorable results (high recognition rate of columnar objects) were obtained.
3つの特徴量SIを得るとこれらの大小関係から、形状構成点Iに形状分類を付与することができる(S05)。例えば、第1特徴量SI 1が最大であれば形状構成点Iに「柱状物体上の点」という形状分類を付与し、第2特徴量SI 2が最大であれば形状構成点Iに「平面上の点」という形状分類を付与し、第3特徴量SI 3が最大であれば形状構成点Iに「その他物体上の点」という形状分類を付与することが例示できる。 When obtaining three feature quantity S I from these magnitude relation, it is possible to impart a shape classified in shape configuration point I (S05). For example, if the first feature amount S I 1 is the maximum, the shape classification point I is given the shape classification “point on the columnar object”, and if the second feature amount S I 2 is the maximum, the shape component point I is assigned. For example, the shape classification “point on the plane” is given, and if the third feature amount S I 3 is the maximum, the shape classification “point on other object” is given to the shape constituent point I.
図8は、立設物が鉛直柱と水平柱と平板で構成される案内標識である場合に、形状構成点Iに対して形状分類を付与したモデル図である。この図に示す第1エリアでは、第1特徴量SI 1が最大となり、ここにある形状構成点Iには「柱状物体上の点」という形状分類が付与されることとなる。また、第2エリアでは、第2特徴量SI 2が最大となり、ここにある形状構成点Iには「平面上の点」という形状分類が付与されることとなる。なお、基本的に形状分類の付与は、立設物形状データを構成するすべての形状構成点Iに対して行われ、そしてすべての立設物形状データに対して行われる。 FIG. 8 is a model diagram in which a shape classification is assigned to the shape component point I when the standing object is a guide sign composed of a vertical column, a horizontal column, and a flat plate. In the first area shown in this figure, the first feature quantity S I 1 is the maximum, and the shape classification point “I” here is given the shape classification “point on the columnar object”. In the second area, the second feature amount S I 2 is maximized, and the shape classification point “I” here is given the shape classification “point on the plane”. Basically, the shape classification is given to all the shape composing points I constituting the standing object shape data, and to all the standing object shape data.
(立設物の柱状判定)
ここまでの手順で立設物の計測点が、セグメントデータとなり、立設物形状データとなって、それぞれの形状構成点Iに対しては形状分類が付与される。この結果に基づいて、最終的に当該立設物の柱状判定を行う。
(Vertical columnar judgment of standing objects)
By the procedure so far, the measurement points of the standing object become the segment data, become the standing object shape data, and the shape classification is given to each shape constituent point I. Based on this result, the columnar shape of the standing object is finally determined.
図9は、立設物が鉛直柱と水平柱と平板で構成される案内標識である場合に、形状構成点Iに対して形状分類を付与し、さらに第1固有ベクトルeI 1を加味して分類したモデル図である。この図で、Ssは案内標識の形状構成点Iの集合を示し、Csは構成点集合Ssのうち「柱状物体上の点」という形状分類が付与された形状構成点Iの集合を示し、Dsは柱状点集合Csのうち第1固有ベクトルeI 1が鉛直又は鉛直に近い向きとなる形状構成点Iの集合を示している。なお、「鉛直に近い向き」とは、第1固有ベクトルeI 1と鉛直方向となす角が閾値(例えば30度)以内とすることができる。 FIG. 9 shows that when the standing object is a guide sign composed of a vertical column, a horizontal column, and a flat plate, a shape classification is given to the shape component point I, and the first eigenvector e I 1 is added. It is the classified model figure. In this figure, Ss indicates a set of shape composing points I of a guide sign, Cs indicates a set of shape composing points I to which a shape classification of “points on a columnar object” is assigned, and Ds. Indicates a set of shape composing points I in which the first eigenvector e I 1 is vertical or nearly vertical in the columnar point set Cs. Note that the “direction close to vertical” means that the angle between the first eigenvector e I 1 and the vertical direction is within a threshold (for example, 30 degrees).
立設物の柱状判定は、構成点集合Ss、柱状点集合Cs、鉛直点集合Dsに基づいて求められる柱状物体度を評価することで行うことができる(S06)。柱状物体度は、一例として次式によって定めることができる。
上記数式で、fsは柱状物体度、|Ss|は構成点集合Ssに含まれる形状構成点Iの数、|Cs|は柱状点集合Csに含まれる形状構成点Iの数、|Ds|は鉛直点集合Dsに含まれる形状構成点Iの数、w1,w2は重みである。この式では柱状物体度fsを、|Ss|のうち|Cs|が占める割合、及び|Cs|のうち|Ds|が占める割合に基づいて算出しているが、|Ss|のうち|Cs|が占める割合のみから算出することも、|Cs|のうち|Ds|が占める割合のみから算出することもできる。なお、重みw1,w2ともに整数とし、重みw1を重みw2よりも小さな値とした実験例で、好適な結果(柱状物体の高い認識率)が得られた。 In the above equation, f s is the columnar object degree, | Ss | is the number of shape component points I included in the component point set Ss, | Cs | is the number of shape component points I included in the columnar point set Cs, and | Ds | Is the number of shape composing points I included in the vertical point set Ds, and w 1 and w 2 are weights. In this equation, the columnar object degree f s is calculated based on the ratio of | Cs | in | Ss | and the ratio of | Ds | in | Cs |. It is possible to calculate only from the ratio occupied by | or only from the ratio occupied by | Ds | of | Cs |. In the experiment example in which both the weights w 1 and w 2 are integers and the weight w 1 is smaller than the weight w 2 , a favorable result (a high recognition rate of the columnar object) is obtained.
上記数式によれば柱状物体度fsは百分率で表され、大きな値を示すほど柱状物体であると評価できることがわかる(S07)。例えば、柱状物体度閾値τを設定し、柱状物体度fsが柱状物体度閾値τよりも大きな値を示す立設物を柱状物体と認識することができる。そして、この柱状物体度fsに基づく柱状判定によって、大量の計測点群から柱状物体を抽出することが可能となる。なお、柱状物体を抽出する段階で、立設物形状データの高さが所定高さ(例えば2m)以下のものや、立設物形状データを構成する形状構成点数|Ss|が所定値(例えば50点)以下のものは、柱状物体度fsにかかわらず柱状物体として認識しないとするなど、状況に応じた柱状判定とすることもできる。 According to the above formula, the columnar object degree f s is expressed as a percentage, and it can be understood that the larger the value, the more the columnar object can be evaluated (S07). For example, a columnar object degree threshold τ can be set, and a standing object whose columnar object degree f s is larger than the columnar object degree threshold τ can be recognized as a columnar object. A columnar object can be extracted from a large number of measurement point groups by columnar determination based on the columnar object degree f s . In addition, at the stage of extracting the columnar object, the height of the standing object shape data is a predetermined height (for example, 2 m) or the number of shape components | Ss | constituting the standing object shape data is a predetermined value (for example, 50 points) The following can be determined as columnar depending on the situation, for example, not recognized as a columnar object regardless of the columnar object degree f s .
(方法、プログラム、装置)
以上説明した手順を行うことで、本願発明である柱状物体抽出方法、柱状物体抽出プログラム、及び柱状物体抽出装置を実施することができる。具体的には、地面点を除去する「地面除去工程」(場合によって省略可)、セグメントデータを得る「セグメンテーション工程」、細線化処理を行うことで立設物形状データを得る「細線化工程」、形状構成点Iに対して形状分類を与える「形状分類工程」、立設物の柱状判定を行う「柱状物体判定工程」を順に行うことで柱状物体抽出方法が実施できる。また、地面点を除去する「地面除去機能」(場合によって省略可)、セグメントデータを得る「セグメンテーション機能」、細線化処理を行うことで立設物形状データを得る「細線化機能」、形状構成点Iに対して固有値等を求める「主成分分析機能」、形状構成点Iに対して形状分類を与える「形状分類機能」、立設物の柱状判定を行う「柱状物体判定機能」を備え、これら機能をコンピュータに実行させるものとすることで柱状物体抽出プログラムを得ることができる。さらに、計測手段と計測点群を取得する「計測手段」、この計測点群やプログラム等を記憶するハードデスク等の記憶領域を備えた「記憶手段」、柱状物体抽出プログラムを実行させるコンピュータ等の「演算処理手段」を備えたものとすることで「柱状物体抽出装置」を得ることができる。
(Method, program, device)
By performing the procedure described above, the columnar object extraction method, the columnar object extraction program, and the columnar object extraction apparatus according to the present invention can be implemented. Specifically, a “ground removal step” for removing ground points (may be omitted in some cases), a “segmentation step” for obtaining segment data, and a “thinning step” for obtaining standing object shape data by performing thinning processing. The columnar object extraction method can be implemented by sequentially performing a “shape classification step” for assigning a shape classification to the shape component point I and a “columnar object determination step” for determining the columnar shape of the standing object. Also, “ground removal function” to remove ground points (may be omitted depending on the case), “segmentation function” to obtain segment data, “thinning function” to obtain standing object shape data by thinning processing, shape configuration A "principal component analysis function" for obtaining eigenvalues and the like for the point I, a "shape classification function" for giving a shape classification to the shape component point I, and a "columnar object determination function" for determining the columnar shape of a standing object, By causing the computer to execute these functions, a columnar object extraction program can be obtained. Furthermore, the “measurement means” for acquiring the measurement means and the measurement point group, the “storage means” having a storage area such as a hard disk for storing the measurement point group, the program, etc., the computer for executing the columnar object extraction program, etc. By providing the “arithmetic processing means”, a “columnar object extraction device” can be obtained.
3.第2の実施形態
本願発明の第2の実施形態の例を、図に基づいて説明する。図10は、第2の実施形態の概要を示すフロー図である。以下、このフロー図に沿って各手順(ステップ)を説明する。なお本実施形態では、必ずしもセグメンテーション(S02)を実施する必要がなく、このステップを省略することもできる。セグメンテーション(S02)を省略した場合、当然ながら細線化処理(S03)はm個のセグメントに対して行うことはなく、対象の計測点群全体に対して行うことになる。セグメンテーション(S02)〜形状分類の付与(S05)に関しては、本実施形態でも「第1の実施形態」と同様の内容となるため、ここでの説明は省略する。
3. Second Embodiment An example of the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a flowchart showing an outline of the second embodiment. Hereafter, each procedure (step) is demonstrated along this flowchart. In the present embodiment, it is not always necessary to perform segmentation (S02), and this step can be omitted. When segmentation (S02) is omitted, naturally the thinning process (S03) is not performed on m segments, but is performed on the entire target measurement point group. The segmentation (S02) to the assignment of shape classification (S05) are the same as those in the “first embodiment” in the present embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
(地面点の除去)
計測点群が地面点を含む場合、本実施形態でも「第1の実施形態」と同様、この地面点を計測点群から取り除く処理を(S01)行ってもよい。しかしながら本実施形態では、後に説明するように、地面を取り除く処理を行うこともできるので、必ずしもここで地面点の除去の処理を実施する必要はない。
(Removal of ground points)
When the measurement point group includes a ground point, in this embodiment as well as the “first embodiment”, a process of removing the ground point from the measurement point group may be performed (S01). However, in the present embodiment, as will be described later, the process of removing the ground can also be performed, and therefore, it is not always necessary to perform the process of removing the ground point.
(隣接接続グラフの生成)
ここでは、形状分類の付与された形状構成点Iどうしを連結していき、隣接接続グラフを得る処理を行う。形状構成点Iどうしを連結する際は、まず任意の形状構成点Iに着目し、その形状構成点Iにおける隣接点を探索する(S08)。そして、探索された隣接点と当該形状構成点Iでエッジを生成する。この処理を、それぞれの形状構成点Iに対して行うことで、隣接接続グラフを生成する(S09)。
(Generation of adjacent connection graph)
Here, a process of obtaining adjacent connection graphs is performed by connecting the shape composing points I to which the shape classification is given. When connecting the shape composing points I, first, an arbitrary shape composing point I is focused, and an adjacent point at the shape composing point I is searched (S08). Then, an edge is generated from the searched adjacent point and the shape composing point I. By performing this processing for each shape composing point I, an adjacent connection graph is generated (S09).
形状構成点Iにおける隣接点は、その形状構成点Iの固有ベクトルに基づいて探索される。図11は、形状構成点Iにおける隣接点を探索する状況を具体的に説明したモデル図である。この図に示すように隣接点は、形状構成点Iを中心として固有ベクトル方向に所定の広がりを有する空間範囲内で探索される。具体的には、形状構成点Iを頂点とし、中心線である固有ベクトルeIから所定角度(図ではθ)を持った円錐状の中で、隣接点は探索される。さらに、形状構成点Iから距離閾値δ以内(つまり、形状構成点Iが中心で、半径δの球体内)にあることを条件に加え、この空間範囲内で形状構成点Iに最も近い他の形状構成点Iを隣接点として選出することもできる。 The adjacent points at the shape composing point I are searched based on the eigenvector of the shape composing point I. FIG. 11 is a model diagram specifically illustrating a situation in which an adjacent point at the shape composing point I is searched. As shown in this figure, the adjacent points are searched for within a spatial range having a predetermined spread in the eigenvector direction with the shape composing point I as the center. Specifically, the shape configuration point I to the apex, in the eigenvector e I is the center line (in FIG theta) a predetermined angle of conical shape with the adjacent points is searched. Furthermore, in addition to the condition that it is within the distance threshold δ from the shape composing point I (that is, the shape composing point I is in the center and within the sphere having the radius δ), the other closest to the shape composing point I within this spatial range The shape composing point I can also be selected as an adjacent point.
なお、形状構成点Iにおける隣接点を探索する際、その形状分類に応じて所定の固有ベクトルが選択される。記述のとおり、形状分類は特徴量SIに基づいて設定され、例えば「柱状物体上の点」、「平面上の点」、「その他物体上の点」に分類される。図12は、形状構成点Iの形状分類に応じて選択される固有ベクトルを示すモデル図で、(a)は形状分類が「柱状物体上の点」の場合に選択される固有ベクトルを示すモデル図、(b)は形状分類が「平面上の点」の場合に選択される固有ベクトルを示すモデル図、(c)は形状分類が「その他物体上の点」の場合に選択される固有ベクトルを示すモデル図である。この図に示すように、形状分類が「柱状物体上の点」の場合は、第1固有ベクトルeI 1(主方向)のみが選択され、すなわち形状構成点Iから2方向(図では左右の方向)にそれぞれ円錐状の空間が設定され、それぞれ所定の範囲内から隣接点が(つまり最大2点の隣接点が)抽出される。同様に、形状分類が「平面上の点」の場合は、第1固有ベクトルeI 1(主方向)と第2固有ベクトルeI 2が選択され、すなわち形状構成点Iから4方向(図では上下左右の4方向)にそれぞれ円錐状の空間が設定され、それぞれ所定の範囲内から隣接点が(つまり最大4点の隣接点が)抽出される。また、形状分類が「その他物体上の点」の場合は、第1固有ベクトルeI 1(主方向)、第2固有ベクトルeI 2、及び第3固有ベクトルeI 3が選択され、すなわち形状構成点Iから6方向にそれぞれ円錐状の空間が設定され、それぞれ所定の範囲内から隣接点が(つまり最大6点の隣接点が)抽出される。 When searching for adjacent points at the shape composing point I, a predetermined eigenvector is selected according to the shape classification. As described, shape classification is set based on the feature amount S I, for example, "point on cylindrical objects", are classified as "points on a plane", "other points on the object." FIG. 12 is a model diagram showing an eigenvector selected according to the shape classification of the shape component point I, and (a) is a model diagram showing an eigenvector selected when the shape classification is “point on a columnar object”; (B) is a model diagram showing an eigenvector selected when the shape classification is “a point on a plane”, and (c) is a model diagram showing an eigenvector selected when the shape classification is “a point on another object”. It is. As shown in this figure, when the shape classification is “a point on a columnar object”, only the first eigenvector e I 1 (main direction) is selected, that is, two directions from the shape constituent point I (left and right directions in the figure). ), A conical space is set, and adjacent points (that is, a maximum of two adjacent points) are extracted from a predetermined range. Similarly, when the shape classification is “point on the plane”, the first eigenvector e I 1 (main direction) and the second eigenvector e I 2 are selected, that is, four directions from the shape component point I (up, down, left, right in the figure). 4 directions), conical spaces are set, and adjacent points (that is, a maximum of four adjacent points) are extracted from a predetermined range. When the shape classification is “a point on another object”, the first eigenvector e I 1 (main direction), the second eigen vector e I 2 , and the third eigen vector e I 3 are selected, that is, the shape component point I Are respectively conical spaces in six directions, and adjacent points (that is, a maximum of six adjacent points) are extracted from a predetermined range.
(基本コンポーネントの形成)
ここでは、同じ形状分類が付与された形状構成点Iどうしを連結していき、一つの連続成分を基本コンポーネントして得る処理を行う(S10)。形状構成点Iどうしを連結する際は、まず任意の形状構成点Iに着目し、その形状構成点Iにおける隣接点を探索し、その隣接点が同じ形状分類であればエッジを生成して一つの領域を構築する。続いて、追加された隣接点を新たな形状構成点Iとして着目し、同様の処理で隣接点をその領域に追加する。そして、同じ形状分類が付与された隣接点が探索されなくなるまで、隣接点の追加を繰り返し行い、その結果得られる一つの領域(連続成分)が基本コンポーネントである。このように、任意の点から所定条件を基に領域を広げていく手法は領域成長法とも呼ばれ、つまり基本コンポーントは領域成長法を用いて生成される。
(Formation of basic components)
Here, the process is performed by connecting the shape component points I to which the same shape classification is given, and obtaining one continuous component as a basic component (S10). When connecting the shape component points I, first, pay attention to an arbitrary shape component point I, and search for an adjacent point at the shape component point I. Build one area. Subsequently, the added adjacent point is focused on as a new shape composing point I, and the adjacent point is added to the region by the same processing. Then, the adjacent points are repeatedly added until the adjacent points with the same shape classification are not searched, and one region (continuous component) obtained as a result is a basic component. As described above, a method of expanding a region from an arbitrary point based on a predetermined condition is also referred to as a region growth method, that is, a basic component is generated using a region growth method.
図13は、異なる基本コンポーネントが複数生成された状態を示すモデル図である。この図に示すように、異なる形状分類をもつ領域ごとに基本コンポーネントが生成され、また異なる基本コンポーネントどうしであっても、隣接関係がある(隣接点となる条件を満たす)形状構成点Iどうしはエッジが生成される。 FIG. 13 is a model diagram illustrating a state in which a plurality of different basic components are generated. As shown in this figure, a basic component is generated for each region having a different shape classification, and even if the basic components are different, there is an adjacency relationship between the shape component points I that satisfy the condition of being an adjacent point. An edge is generated.
(基本コンポーネントの分類)
基本コンポーネントの分類では、その特性に応じて基本コンポーネントを分類する処理を行う(S11a〜S11d)。ここでは、地面を形成している地面コンポーネント、電線など接続物を形成している接続物コンポーネント、支柱を形成している支柱コンポーネント、壁面を形成している壁面コンポーネントについて説明する。
(Classification of basic components)
In the classification of the basic component, processing for classifying the basic component according to the characteristic is performed (S11a to S11d). Here, a ground component that forms the ground, a connected component that forms a connected object such as an electric wire, a post component that forms a support column, and a wall surface component that forms a wall surface will be described.
地面点に基づく地面コンポーネントは柱状物体を構成するものではなく、したがって柱状物体を的確に抽出する場合、地面コンポーネントは取り除くことが望ましい。基本コンポーネントの中から地面コンポーネントを認識するには、以下の条件等に基づいて行う。地面コンポーネントは面状であることから、形状分類が「平面上の点」である基本コンポーネントを選択する。そして、その基本コンポーネントが略水平であるものを地面コンポーネントとして認識する(S11a)。このとき、基本コンポーネントを構成する形状構成点Iの数が一定数以上とすることも条件に加えることができる。 The ground component based on the ground point does not constitute a columnar object. Therefore, when the columnar object is accurately extracted, it is desirable to remove the ground component. The ground component is recognized from the basic components based on the following conditions. Since the ground component is planar, a basic component whose shape classification is “point on the plane” is selected. And the thing whose basic component is substantially horizontal is recognized as a ground component (S11a). At this time, it can be added to the condition that the number of shape composing points I constituting the basic component is a certain number or more.
基本コンポーネントが略水平であるか否かの判定は、その基本コンポーネントを構成する形状構成点Iに基づいて行うことができる。すなわち、隣接する形状構成点Iどうしを連結して三角形の面を多数形成する。すると、形状構成点Iの周囲には複数の三角面が存在し、それら三角面の法線方向に基づいて(例えば法線方向の平均値を採用して)、その形状構成点Iの法線方向を求めることができる。あるいは、単に第3固有ベクトルeI 3を、その形状構成点Iの法線方向とすることもできる。基本コンポーネント内の全ての形状構成点Iについて法線方向が求められると、法線方向を所定のレンジに分けてヒストグラムを作成する。このヒストグラムの最大レンジ(90度に近いレンジ)で計上される形状構成点Iの数が最も多ければ、その基本コンポーネントは全体的に概ね水平であると判断することができる。 The determination as to whether or not the basic component is substantially horizontal can be made based on the shape composing point I constituting the basic component. That is, adjacent shape constituent points I are connected to form a large number of triangular surfaces. Then, there are a plurality of triangular surfaces around the shape composing point I, and the normal of the shape composing point I based on the normal direction of the triangular surfaces (for example, adopting an average value in the normal direction). The direction can be determined. Alternatively, the third eigenvector e I 3 can be simply set as the normal direction of the shape component point I. When the normal direction is obtained for all the shape composing points I in the basic component, the normal direction is divided into a predetermined range and a histogram is created. If the number of shape component points I recorded in the maximum range of the histogram (a range close to 90 degrees) is the largest, it can be determined that the basic component is generally horizontal as a whole.
図14に示すように、電線等の接続物を計測した計測点に基づく接続物コンポーネントは柱状物体を構成するものではなく、したがって柱状物体を的確に抽出する場合、接続物コンポーネントは取り除くことが望ましい。基本コンポーネントの中から接続物コンポーネントを認識するには、以下の条件等に基づいて行う。接続物コンポーネントは線状であることから、形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントを選択する。そして、その基本コンポーネントが略水平であるものを接続物コンポーネントとして認識する(S11b)。このとき、基本コンポーネントを構成する形状構成点Iの数が一定数以上とすることも条件に加えることができる。 As shown in FIG. 14, the connection component based on the measurement point obtained by measuring the connection object such as an electric wire does not constitute a columnar object, and therefore, when the columnar object is accurately extracted, it is desirable to remove the connection component. . To recognize the connected component from the basic components, it is performed based on the following conditions. Since the connected component is linear, a basic component whose shape classification is “point on columnar object” is selected. Then, a component whose basic component is substantially horizontal is recognized as a connected component (S11b). At this time, it can be added to the condition that the number of shape composing points I constituting the basic component is a certain number or more.
基本コンポーネントが略水平であるか否かの判定は、その基本コンポーネントを構成する形状構成点Iに基づいて行うことができる。すなわち、形状構成点Iの第1固有ベクトルeI 1(主軸方向)が略水平(水平方向から閾値範囲内)であれば、その基本コンポーネントは全体的に概ね水平であると判断することができる。 The determination as to whether or not the basic component is substantially horizontal can be made based on the shape composing point I constituting the basic component. That is, if the first eigenvector e I 1 (main axis direction) of the shape composing point I is substantially horizontal (within the threshold range from the horizontal direction), it can be determined that the basic component is generally horizontal as a whole.
支柱コンポーネントは、柱状物体を構成する基幹の基本コンポーネントである。基本コンポーネントの中から支柱コンポーネントを認識するには、以下の条件等に基づいて行う。接続物コンポーネントは線状であることから、形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントを選択する。そして、その基本コンポーネントが略鉛直(鉛直方向から閾値範囲内)であるものを支柱コンポーネントとして認識する(S11c)。このとき、基本コンポーネントを構成する形状構成点Iの数が一定数以上とすることも条件に加えることができる。 The column component is a basic basic component constituting the columnar object. In order to recognize the strut component from the basic components, the following conditions are used. Since the connected component is linear, a basic component whose shape classification is “point on columnar object” is selected. Then, a component whose basic component is substantially vertical (within a threshold range from the vertical direction) is recognized as a column component (S11c). At this time, it can be added to the condition that the number of shape composing points I constituting the basic component is a certain number or more.
基本コンポーネントが略鉛直にあるという条件に代えて、基本コンポーネントの断面形状が略円形であることを条件に支柱コンポーネントを認識することもできる。図15は、支柱コンポーネントの断面形状が略円形の一部を形成していることを示すモデル図である。基本コンポーネントの断面形状は、形状構成点Iの第1固有ベクトルeI 1(主軸方向)に対して垂直に切った断面で考えられ、そこに投影される形状構成点Iが円形(あるいは円形の一部)に近い位置にあれば、支柱コンポーネントとして認識する。このとき、円形に近い位置にあるか否かは、RANSACのような手法を用いて判断することができる。 Instead of the condition that the basic component is substantially vertical, it is also possible to recognize the column component on the condition that the cross-sectional shape of the basic component is substantially circular. FIG. 15 is a model diagram showing that the cross-sectional shape of the column component forms a part of a substantially circular shape. The cross-sectional shape of the basic component is considered to be a cross-section cut perpendicular to the first eigenvector e I 1 (major axis direction) of the shape component point I, and the shape component point I projected there is a circle (or a circular one). If it is in a position close to (part), it is recognized as a column component. At this time, whether or not the position is close to a circle can be determined using a technique such as RANSAC.
また、図13に示すように、異なる支柱コンポーネントが複数生成された場合、最も下に位置する基本コンポーネントのみを支柱コンポーネントとして認識することもできる。この場合、上記の条件に加え、連結された複数の基本コンポーネントから地面コンポーネントを除き、複数の支柱コンポーネント(候補)のうち最小の標高値(3次元座標のうちのZ)を有することを支柱コンポーネントとして認識する条件とする。 As shown in FIG. 13, when a plurality of different support components are generated, only the lowest basic component can be recognized as a support component. In this case, in addition to the above-described conditions, the ground component is excluded from the plurality of connected basic components, and the pillar component has a minimum elevation value (Z of the three-dimensional coordinates) among the plurality of pillar components (candidates). As a condition to recognize as
壁面を計測した計測点に基づく壁面コンポーネントは柱状物体を構成するものではなく、したがって柱状物体を的確に抽出する場合、壁面コンポーネントは取り除くことが望ましい。基本コンポーネントの中から壁面コンポーネントを認識するには、以下の条件等に基づいて行う。壁面コンポーネントは面状であることから、形状分類が「平面上の点」である基本コンポーネントを選択する。そして、その基本コンポーネントが略鉛直であるものを壁面コンポーネントとして認識する(S11d)。このとき、基本コンポーネントを構成する形状構成点Iの数が一定数以上とすること、あるいはその基本コンポーネントが所定の面積以上とすることも条件に加えることができる。 A wall surface component based on a measurement point at which a wall surface is measured does not constitute a columnar object. Therefore, when a columnar object is accurately extracted, it is desirable to remove the wall surface component. Recognizing wall surface components from basic components is performed based on the following conditions. Since the wall surface component is planar, a basic component whose shape classification is “point on the plane” is selected. And the thing whose basic component is substantially vertical is recognized as a wall surface component (S11d). At this time, it can be added to the condition that the number of the shape composing points I constituting the basic component is a certain number or more, or that the basic component is a predetermined area or more.
基本コンポーネントが略鉛直であるか否かの判定は、地面コンポーネントで説明した手法を用い、ヒストグラムの最小レンジ(0度に近いレンジ)で計上される形状構成点Iの数が最も多ければ、その基本コンポーネントは全体的に概ね鉛直であると判断することができる。 Whether the basic component is substantially vertical or not is determined using the method described for the ground component. If the number of shape component points I recorded in the minimum range of the histogram (a range close to 0 degrees) is the largest, It can be determined that the basic component is generally vertical overall.
(柱状物体セグメントの作成)
支柱コンポーネントが認識されると、この支柱コンポーネントを基に柱状物体セグメントが作成される(S12)。支柱コンポーネント内にある形状構成点Iと隣接関係ある形状構成点Iは、他の基本コンポーネントを構成するものであってもエッジが生成されている。つまり、異なる基本コンポーネントをであっても連結されることがある。図13に示すように、支柱コンポーネントから次々に連結されていく基本コンポーネントをまとめて、一つの柱状物体セグメントが作成される。このとき、前出の地面コンポーネントと接続物コンポーネントは除いたうえで、柱状物体セグメントを作成することが望ましい。なお、他に連結される基本コンポーネントがない場合は、支柱コンポーネント単体で柱状物体セグメントが作成される。
(Create columnar object segment)
When the column component is recognized, a columnar object segment is created based on the column component (S12). An edge is generated even if the shape component point I adjacent to the shape component point I in the column component constitutes another basic component. In other words, even different basic components may be linked. As shown in FIG. 13, basic components that are successively connected from the column components are gathered to create one columnar object segment. At this time, it is desirable to create the columnar object segment after removing the above-mentioned ground component and connected component. If there is no other basic component to be connected, a columnar object segment is created by a single column component.
以上のように作成された柱状物体セグメントは、柱状物体として認識することができ、すなわち、大量の計測点群の中から的確に柱状物体を抽出することができる。 The columnar object segment created as described above can be recognized as a columnar object, that is, a columnar object can be accurately extracted from a large number of measurement point groups.
(方法、プログラム、装置)
以上説明した手順を行うことで、本願発明である柱状物体抽出方法、柱状物体抽出プログラム、及び柱状物体抽出装置を実施することができる。具体的には、セグメントデータを得る「セグメンテーション工程」、細線化処理を行うことで立設物形状データを得る「細線化工程」、形状構成点に対して形状分類を与える「形状分類工程」、立設物の柱状判定を行う「柱状物体判定工程」を順に行うことで柱状物体抽出方法が実施できる。「柱状物体判定工程」は、隣接接続グラフを得る「隣接接続グラフ生成工程」と、基本コンポーネントを得る「基本コンポーネント形成工程」と、「支柱コンポーネント」など各種コンポーネントに分ける「基本コンポーネント分類工程」と、柱状物体セグメントを作成する「柱状物体セグメント作成工程」を含んでいる。また、セグメントデータを得る「セグメンテーション機能」、細線化処理を行うことで立設物形状データを得る「細線化機能」、形状構成点に対して固有値等を求める「主成分分析機能」、形状構成点に対して形状分類を与える「形状分類機能」、立設物の柱状判定を行う「柱状物体判定機能」を備え、さらに「柱状物体判定機能」は、隣接接続グラフを得る「隣接接続グラフ生成機能」と、基本コンポーネントを得る「基本コンポーネント形成工程機能」と、「支柱コンポーネント」など各種コンポーネントに分ける「基本コンポーネント分類機能」と、柱状物体セグメントを作成する「柱状物体セグメント作成機能」を含んでいる。これら機能をコンピュータに実行させるものとすることで柱状物体抽出プログラムを得ることができる。さらに、計測手段と計測点群を取得する「計測手段」、この計測点群やプログラム等を記憶するハードデスク等の記憶領域を備えた「記憶手段」、柱状物体抽出プログラムを実行させるコンピュータ等の「演算処理手段」を備えたものとすることで「柱状物体抽出装置」を得ることができる。
(Method, program, device)
By performing the procedure described above, the columnar object extraction method, the columnar object extraction program, and the columnar object extraction apparatus according to the present invention can be implemented. Specifically, "Segmentation process" to obtain segment data, "Thinning process" to obtain standing object shape data by performing thinning process, "Shape classification process" to give shape classification to shape constituent points, The columnar object extraction method can be implemented by sequentially performing the “columnar object determination step” for determining the columnar shape of a standing object. The “columnar object determination process” includes an “adjacent connection graph generation process” that obtains an adjacent connection graph, a “basic component formation process” that obtains a basic component, and a “basic component classification process” that is divided into various components such as a “post component” The “columnar object segment creating step” for creating the columnar object segment is included. "Segmentation function" to obtain segment data, "Thinning function" to obtain standing object shape data by performing thinning processing, "Principal component analysis function" to obtain eigenvalues etc. for shape composition points, Shape composition It is equipped with a “shape classification function” that gives shape classification to points, a “columnar object determination function” that performs columnar determination of standing objects, and a “columnar object determination function” that also obtains an adjacent connection graph “adjacent connection graph generation” "Function", "Basic component formation process function" to obtain basic components, "Basic component classification function" to divide into various components such as "Post component", and "Columnar object segment creation function" to create columnar object segments Yes. By causing the computer to execute these functions, a columnar object extraction program can be obtained. Furthermore, the “measurement means” for acquiring the measurement means and the measurement point group, the “storage means” having a storage area such as a hard disk for storing the measurement point group, the program, etc., the computer for executing the columnar object extraction program, etc. By providing the “arithmetic processing means”, a “columnar object extraction device” can be obtained.
4.第3の実施形態
ここまで第1の実施形態や第2の実施形態で、柱状物体であること認識する技術について説明した。一方、「柱状物体」は比較的広い概念であり、一般的には、柱状物体というよりも電柱、街灯、標識のような具体的な種別で認識されている。ここでは、柱状物体として認識されたものを、さらに具体的な種別に分類する手法について説明する。なお、ここでは柱状物体の種別として、電柱、街灯、標識の3種類を例にしている。
4). Third Embodiment The technology for recognizing a columnar object has been described so far in the first embodiment and the second embodiment. On the other hand, the “columnar object” is a relatively broad concept, and is generally recognized by a specific type such as a utility pole, a streetlight, and a sign rather than a columnar object. Here, a method for classifying objects recognized as columnar objects into more specific types will be described. Here, three types of poles, street lamps, and signs are taken as examples of columnar objects.
図16は、柱状物体を種別分類する手順を示すフロー図である。柱状物体を種別分類するためには、それぞれ電柱、街灯、標識の特性を利用することになる。ここでは、柱状物体の構成から支柱(と認められるもの)を除いたものを「パーツ」としてとらえ、そのパーツの特性に着目して種別分類を行う。 FIG. 16 is a flowchart showing a procedure for classifying a columnar object. In order to classify columnar objects, the characteristics of utility poles, street lamps, and signs are used. Here, what remove | excluded the support | pillar (thing recognized as a pillar) from the structure of a columnar object is considered as a "part", and classification is performed paying attention to the characteristic of the part.
(支柱候補点の抽出)
第1の実施形態や第2の実施形態で与えられた形状構成点Iの形状分類と、形状構成点Iの第1固有ベクトルeI 1(主方向)に基づいて、支柱候補点を抽出する(図16のS13)。記述のとおり、形状分類は特徴量SIに基づいて設定され、例えば「柱状物体上の点」、「平面上の点」、「その他物体上の点」に分類される。この形状分類が「柱状物体上の点」であって、第1固有ベクトルeI 1(主方向)が略鉛直(鉛直方向から閾値範囲内)である形状構成点Iが、支柱候補点として抽出される。このとき、支柱候補点を所定平面に投影させると、所定半径の円形に近い位置にあるもののみを支柱候補点として残すこともできる。この場合は、RANSACのような手法を用いて判断することができる。なお、第2の実施形態においては、支柱コンポーネントを構成する形状構成点Iが、支柱候補点として抽出されることとしてもよい。
(Extraction of strut candidate points)
Based on the shape classification of the shape component point I given in the first embodiment and the second embodiment, and the first eigenvector e I 1 (main direction) of the shape component point I, column candidate points are extracted ( S13 in FIG. As described, shape classification is set based on the feature amount S I, for example, "point on cylindrical objects", are classified as "points on a plane", "other points on the object." A shape component point I whose shape classification is “point on columnar object” and whose first eigenvector e I 1 (main direction) is substantially vertical (within a threshold range from the vertical direction) is extracted as a column candidate point. The At this time, if the strut candidate points are projected onto a predetermined plane, only those close to a circle with a predetermined radius can be left as the strut candidate points. In this case, it can be determined using a technique such as RANSAC. In the second embodiment, the shape composing point I constituting the strut component may be extracted as a strut candidate point.
次に、支柱候補点から近い形状構成点I、具体的には支柱候補点から所定の閾値(距離)以内にある形状構成点Iも抽出する。ここで抽出された形状構成点Iと、支柱候補点とを合わせて支柱構成点として確定する(S14)。 Next, the shape composing point I close to the strut candidate point, specifically, the shape composing point I within a predetermined threshold (distance) from the strut candidate point is also extracted. The shape composing point I extracted here and the strut candidate point are combined and determined as a strut composing point (S14).
次に、立設物形状データ(第1の実施形態)や柱状物体セグメント(第2の実施形態)を構成する形状構成点Iのうち、支柱構成点とされたものを除く。その結果、得られるのがパーツを構成する形状構成点Iである。これらパーツを構成する形状構成点Iは、エッジで連結されているもの(第2の実施形態の場合は基本コンポーネント(図13))であり、このエッジで連結された連続成分をパーツとして抽出する(S15)。 Next, out of the shape constituent points I constituting the standing object shape data (first embodiment) and the columnar object segment (second embodiment), the ones that are the pillar constituent points are excluded. As a result, the shape composition point I constituting the part is obtained. The shape constituent points I constituting these parts are connected by edges (in the case of the second embodiment, basic components (FIG. 13)), and continuous components connected by the edges are extracted as parts. (S15).
パーツは、立設物形状データ(第1の実施形態)や柱状物体セグメント(第2の実施形態)から支柱を除いて得られるパーツである。一つの立設物形状データや柱状物体セグメント(以下、本実施形態ではこれらをまとめて「柱状物体セグメント等」という。)には、複数のパーツが存在することもあるし、一つだけの場合もある。また、パーツは一つの個別要素(第2の実施形態の場合は基本コンポーネント)から構成されることもあるし、複数の個別要素が連結して構成されることもある。このように種々ある構成を、あらかじめ設定した種別(パーツタイプ)に分けるのがパーツ分類である(S16)。図17は、個別要素の形状分類や、個別要素の組み合わせに基づいて分類されたパーツタイプの例を示すモデル図である。例えば、形状分類が「柱状物体上の点」である個別要素のみからなるパーツは「棒」というパーツタイプに分類され(A)、形状分類が「平面上の点」である個別要素のみからなるパーツは「面」というパーツタイプに分類され(B)、形状分類が「その他物体上の点」である個別要素のみからなるパーツは「立体」というパーツタイプに分類される(C)。また、形状分類が「柱状物体上の点」である個別要素と、形状分類が「平面上の点」である個別要素によって構成されるパーツは「棒+面」というパーツタイプに分類される(D)。ここでは、8種類のパーツタイプを設定している。すなわち、パーツタイプAが「棒」、パーツタイプBが「面」、パーツタイプCが「立体」、パーツタイプDが「棒+面」、パーツタイプEが「棒+立体」、パーツタイプFが「面+立体」、パーツタイプGが「棒+面+立体」、パーツタイプHが「その他」である。 The part is a part obtained by removing the column from the standing object shape data (first embodiment) and the columnar object segment (second embodiment). A single standing object shape data or a columnar object segment (hereinafter collectively referred to as “columnar object segment etc.” in this embodiment) may have a plurality of parts, or only one There is also. Moreover, a part may be comprised from one individual element (in the case of 2nd Embodiment, a basic component), and a some individual element may be connected and comprised. Parts classification categorizes such various configurations into preset types (part types) (S16). FIG. 17 is a model diagram illustrating examples of part types classified based on the shape classification of individual elements and combinations of individual elements. For example, a part consisting only of individual elements whose shape classification is “point on a columnar object” is classified into a part type “A” (A), and consists only of individual elements whose shape classification is “point on a plane”. The parts are classified into a part type of “surface” (B), and parts consisting only of individual elements whose shape classification is “points on other objects” are classified into a part type of “solid” (C). In addition, a part constituted by an individual element whose shape classification is “point on a columnar object” and an individual element whose shape classification is “point on a plane” is classified into a part type of “bar + plane” ( D). Here, eight types of parts are set. That is, the part type A is “bar”, the part type B is “surface”, the part type C is “solid”, the part type D is “bar + surface”, the part type E is “bar + solid”, and the part type F is “Surface + solid”, part type G is “bar + plane + solid”, and part type H is “other”.
抽出されたパーツにそれぞれパーツタイプが付与されると、柱状物体セグメント等ごとに帰属度が算出される(S17)。帰属度とは、その柱状物体セグメント等が電柱、街灯、標識に帰属する度合いを示すものであり、電柱の帰属度、街灯の帰属度、標識の帰属度の3種類が算出され、最も大きな値を示す帰属度に従って種別を判定する(S18)。 When a part type is assigned to each of the extracted parts, the degree of attribution is calculated for each columnar object segment or the like (S17). The degree of attribution refers to the degree to which the columnar object segment belongs to the utility pole, streetlight, and sign. The largest value is calculated from the three types of utility pole attribution, streetlight attribution, and sign attribution. The type is determined according to the degree of attribution indicating (S18).
それぞれの帰属度は、柱状物体セグメント等の高さ、柱状物体セグメント等に含まれるパーツの数、及びパーツタイプに関する評価に基づいて算出され、具体的には次式によって求められる。
Each degree of attribution is calculated based on the evaluation of the height of the columnar object segment, the number of parts included in the columnar object segment, etc., and the part type.
上式左辺のfiは帰属度で、i=1のときに電柱の帰属度が、i=2のときに街灯の帰属度が、i=3のときに標識の帰属度が求められる。また、右辺にあるhsは柱状物体セグメント等の高さ、nsは柱状物体セグメント等に含まれるパーツの数、Tsはパーツタイプに関する評価であり、fHi(hs)は柱状物体セグメント等の高さによる関数、fNi(ns)はパーツ数による関数、fTi(Ts)はパーツタイプによる関数である。fHi(hs)、fNi(ns)、fTi(Ts)はそれぞれ次式で求められる。
The fi on the left side of the above equation is the degree of attribution. When i = 1, the utility pole degree is obtained, when i = 2, the street lamp degree is obtained, and when i = 3, the sign degree is obtained. Further, hs on the right side is the height of the columnar object segment, ns is the number of parts included in the columnar object segment, Ts is an evaluation regarding the part type, and f Hi (hs) is the height of the columnar object segment. , F Ni (ns) is a function depending on the number of parts, and f Ti (Ts) is a function depending on the part type. f Hi (hs), f Ni (ns), and f Ti (Ts) are respectively obtained by the following equations.
(6−1)式のhminは、図18にも示すように種別によって異なる値が採られ、例えば、電柱の場合hmin=6.5m、街灯の場合hmin=3.0m、標識の場合hmin=2.0mとすることができる。同様にhmaxも種別によって異なる値が採られ、例えば、電柱の場合hmax=15.0m、街灯の場合hmax=12.0m、標識の場合hmax=6.5mとすることができる。 As shown in FIG. 18, h min in equation (6-1) has a different value depending on the type. For example, h min = 6.5 m for a power pole, h min = 3.0 m for a streetlight, In this case, h min = 2.0 m can be set. Similarly, h max varies depending on the type. For example, h max = 15.0 m for a power pole, h max = 12.0 m for a streetlight, and h max = 6.5 m for a sign.
(6−2)式のパラメータaとbは、図18にも示すように種別によって異なる値が採られ、例えば、電柱の場合a=0.1,b=0、街灯の場合a=−0.2,b=1.0、標識の場合a=−0.3,b=0.9とすることができる。 As shown in FIG. 18, the parameters a and b in the equation (6-2) have different values depending on the type. For example, a = 0.1 and b = 0 for a utility pole, and a = -0 for a streetlight. .2, b = 1.0, and in the case of a label, a = −0.3, b = 0.9.
(6−3)式の「該当するパーツタイプの数」とは、種別ごとにあらかじめ定められたパーツタイプに該当するパーツ数である。例えば、電柱の場合は「パーツタイプC又はパーツタイプH」、街灯の場合は「パーツタイプA又はパーツタイプE」、標識の場合は「パーツタイプB、パーツタイプD、パーツタイプF、又はパーツタイプG」のように設定することができる。この場合、柱状物体セグメント等の中にパーツ数nsが8個で、パーツタイプAが1個、パーツタイプBが1個、パーツタイプCが2個、パーツタイプHが4個とすると、電柱のfT1(Ts)=6/8=0.75、街灯のfT2(Ts)=1/8=0.125、標識のfT3(Ts)=1/8=0.125となる。 The “number of corresponding part types” in the equation (6-3) is the number of parts corresponding to a part type predetermined for each type. For example, “part type C or part type H” for a power pole, “part type A or part type E” for a streetlight, “part type B, part type D, part type F, or part type for a sign” G ”can be set. In this case, if the number of parts ns is 8 in a columnar object segment, etc., 1 part type A, 1 part type B, 2 parts type C, 4 parts type H, f T1 (Ts) = 6/8 = 0.75, street light f T2 (Ts) = 1/8 = 0.125, and sign f T3 (Ts) = 1/8 = 0.125.
このように柱状物体セグメント等ごとに、電柱、街灯、標識ごとにfHi(hs)、fNi(ns)、fTi(Ts)が算出され、これらを加算することで電柱の帰属度、街灯の帰属度、標識の帰属度がそれぞれ求められる。そして、例えば電柱の帰属度が最も大きな値を示す場合は、その柱状物体セグメント等は「電柱」と評価され、街灯の帰属度が最も大きな値を示す場合は、その柱状物体セグメント等は「街灯」と評価され、標識の帰属度が最も大きな値を示す場合は、その柱状物体セグメント等は「標識」と評価される。 Thus, for each columnar object segment, etc., f Hi (hs), f Ni (ns), and f Ti (Ts) are calculated for each pole, street lamp, and sign, and by adding these, the degree of utility of the pole, street lamp The degree of attribution and the degree of attribution of the label are respectively determined. For example, when the utility column has the highest degree of attribution, the columnar object segment is evaluated as “electric pole”, and when the street lamp has the greatest degree of attribution, the columnar object segment is evaluated as “streetlight”. And the columnar object segment and the like are evaluated as “signs”.
(コンテクスト特徴量に基づく種別認識)
記述した帰属度による柱状物体の種別(電柱、街灯、標識)認識では、場合によっては誤った認識をすることも考えられる。ここでは、コンテクスト特徴量を用いてより的確に柱状物体の種別認識を行う手法について説明する。
(Type recognition based on context features)
In recognition of the type of columnar object (electric pole, streetlight, sign) based on the degree of attribution described, it may be possible to make an incorrect recognition in some cases. Here, a method for more accurately recognizing the type of columnar object using the context feature amount will be described.
通常、電柱や街灯は、等間隔で配置される。また、電柱と街灯の位置関係も規則性が認められることがある。このような「配置」に着目し、標準的な配置モデルと、評価しようとする柱状物体セグメント等の周辺の配置を比較することで、より的確な種別認識を行う。図19は、コンテクスト特徴量に基づいて柱状物体の種別を分類する手順を示すフロー図である。記述のとおり、柱状物体セグメント等ごとに帰属度(電柱、街灯、標識の3種類の帰属度)が算出される(S17)。 Normally, utility poles and street lamps are arranged at equal intervals. In addition, there may be regularity in the positional relationship between the utility pole and the streetlight. Focusing on such “arrangement”, more accurate type recognition is performed by comparing the standard arrangement model with the arrangement of the periphery of the columnar object segment or the like to be evaluated. FIG. 19 is a flowchart showing a procedure for classifying the type of columnar object based on the context feature amount. As described, for each columnar object segment, etc., the degree of attribution (three types of degree of belonging: utility pole, street lamp, sign) is calculated (S17).
対象となる範囲(例えば、対象となる市街地)に対して平面状にグリッドを設定する(S19)。グリッドは任意の間隔で、縦軸と横軸が交差するように設定する。このとき縦軸と横軸の交差は直行(交差角度90度に)することもできるし、他の斜角を選んで交差させることもできる。 A grid is set in a planar shape with respect to a target range (for example, a target city area) (S19). The grid is set at an arbitrary interval so that the vertical axis and the horizontal axis intersect. At this time, the intersection of the vertical axis and the horizontal axis can be orthogonal (at an intersection angle of 90 degrees), or another oblique angle can be selected and intersected.
グリッドが設定されると、グリッドで囲まれた多数の升目(メッシュ)が形成される。柱状物体セグメント等は平面座標を備えているので、その柱状物体セグメント等がどのメッシュ内に存在するか、あるいはどのメッシュに最も近いか、ということが認識できる。したがって、柱状物体セグメント等をメッシュに配置することが可能で、その柱状物体セグメント等の帰属度(電柱、街灯、標識の3種類の帰属度)をメッシュに配点することができる(S20)。 When the grid is set, a large number of meshes (mesh) surrounded by the grid are formed. Since the columnar object segment or the like has a plane coordinate, it can be recognized which mesh the columnar object segment or the like exists in or which mesh is closest to. Therefore, it is possible to arrange columnar object segments or the like on the mesh, and it is possible to assign the degree of attribution of the columnar object segments or the like (three types of attribution of electric poles, street lamps, and signs) to the mesh (S20).
次に、評価する範囲(エリア)を設定する(S21)。すなわち、評価しようとする柱状物体セグメント等の周辺範囲をどの程度まで広げるかを決定する。ここでは、既にメッシュが形成されているので、図20に示すように、メッシュの数(縦の数×横の数)を決めることでエリアを設定する。 Next, a range (area) to be evaluated is set (S21). That is, to what extent the peripheral range of the columnar object segment or the like to be evaluated is to be expanded is determined. Here, since the mesh is already formed, the area is set by determining the number of meshes (vertical number × horizontal number) as shown in FIG.
エリアが設定されると、標準的な配置である「標準分布マップ」を作成する(S22)。この標準分布マップは、設定されたエリアを対象に作成する。標準分布マップは、例えば、電柱の周辺にはどのような標識の帰属度が配点されているか、ということに基づいて作成するものであり、電柱の標準分布マップは電柱、街灯、標識の帰属度を配点した3種類のものが作成され、同様に、街灯の標準分布マップも3種類、標識の標準分布マップも3種類が作成される。なお、標準的な配置は、人によって判断してもよいし、帰属度の高いものの配置を集約して平均値をとるなど計算により求めてもよい。 When the area is set, a “standard distribution map” which is a standard arrangement is created (S22). This standard distribution map is created for a set area. The standard distribution map is created based on, for example, the degree of signage that is assigned around the utility pole. The standard distribution map of the utility pole is assigned to the utility pole, streetlight, and sign. In the same manner, three types of standard distribution maps of street lamps and three types of standard distribution maps of signs are generated. Note that the standard arrangement may be determined by a person, or may be obtained by calculation, for example, by integrating the arrangements having a high degree of belonging and taking an average value.
評価しようとする柱状物体セグメント等に着目し、これを中心にエリアを設定し、周辺にある電柱、街灯、標識それぞれの帰属度を配点した3種類のマップ(周辺分布マップ)を作成する(S23)。図21は、3種類の周辺分布マップを示すモデル図である。 Focusing on the columnar object segment or the like to be evaluated, an area is set around this, and three types of maps (peripheral distribution maps) are created in which the degrees of attribution of the electric poles, street lamps and signs in the vicinity are assigned (S23). ). FIG. 21 is a model diagram showing three types of peripheral distribution maps.
標準分布マップが作成され、周辺分布マップが作成されると、コンテクスト特徴量を算出する(S24)。図22は、コンテクスト特徴量の算出方法を示すモデル図である。この図に示すようにコンテクスト特徴量は、周辺分布マップと標準分布マップを対応させて算出する。 When the standard distribution map is created and the peripheral distribution map is created, a context feature amount is calculated (S24). FIG. 22 is a model diagram illustrating a method for calculating a context feature amount. As shown in this figure, the context feature amount is calculated by associating the peripheral distribution map with the standard distribution map.
まず、着目する柱状物体セグメント等が「電柱」であるとして、電柱の標準分布マップを用意する。このとき、周辺分布マップは電柱、街灯、標識の帰属度が配点された3種類あり、電柱の標準分布マップも電柱、街灯、標識の帰属度が配点された3種類のものが用意される。そして、それぞれマップに形成されたメッシュは、設定されたエリアに基づいて配置されているので、配置や数は同じである。電柱帰属度の周辺分布マップと、同じく電柱帰属度の標準分布マップを照らし合わせ、同じメッシュどうしの電柱帰属度を乗算する。次に、街灯帰属度の標準分布マップと周辺分布マップを照らし合わせて、同じメッシュどうしの電柱帰属度を乗算し、標識帰属度の標準分布マップと周辺分布マップを照らし合わせて、同じメッシュどうしの電柱帰属度を乗算する。最後に、全てのメッシュ(電柱、街灯、標識)の乗算値を総和すると電柱のコンテクスト特徴量が算出される。 First, a standard distribution map of power poles is prepared on the assumption that the columnar object segment or the like of interest is “electric pole”. At this time, there are three types of peripheral distribution maps in which utility poles, street lamps, and signage are assigned, and three types of standard distribution maps of utility poles, street lamps, and signs are prepared. Since the meshes formed on the maps are arranged based on the set area, the arrangement and the number are the same. The surrounding distribution map of the utility pole attribution is compared with the standard distribution map of the utility pole attribution, and the utility pole attribution of the same mesh is multiplied. Next, the standard distribution map of street lamp attribution and the surrounding distribution map are compared, the utility pole attribution of the same mesh is multiplied, and the standard distribution map of sign attribution and the surrounding distribution map are compared, and the same mesh Multiply by utility pole attribution. Finally, the sum of the multiplication values of all meshes (electric poles, street lamps, signs) calculates the context feature quantity of the electric pole.
同様の手順で、今度は着目する柱状物体セグメント等が「街灯」であるとして、街灯の標準分布マップを用意し、街灯の帰属度が配点された周辺分布マップと照らし合わせて、街灯のコンテクスト特徴量を算出する。さらに同様の手順で、標識のコンテクスト特徴量を算出する。この結果、最も大きな値を示したコンテクスト特徴量に基づいて、柱状物体セグメント等の種別を判定することができる。例えば電柱のコンテクスト特徴量が最も大きな値を示す場合は、その柱状物体セグメント等は「電柱」と評価され、街灯のコンテクスト特徴量が最も大きな値を示す場合は、その柱状物体セグメント等は「街灯」と評価され、標識のコンテクスト特徴量が最も大きな値を示す場合は、その柱状物体セグメント等は「標識」と評価される。 In the same procedure, prepare the standard distribution map of the streetlight, assuming that the columnar object segment etc. to be focused on is “streetlight”, and compare it with the surrounding distribution map where the streetlight attribution is scored. Calculate the amount. Further, the context feature amount of the sign is calculated in the same procedure. As a result, the type of the columnar object segment or the like can be determined based on the context feature value showing the largest value. For example, when the context feature value of the utility pole shows the largest value, the columnar object segment etc. is evaluated as “electric pole”, and when the context feature value of the streetlight shows the largest value, the columnar object segment etc. And the columnar object segment and the like are evaluated as “signs”.
図23に、コンテクスト特徴量を算出した具体例を示した。この図では、横9メッシュ×縦1メッシュのエリアを設定しており、上から周辺分布マップ、標準分布マップ、コンテクスト特徴量の順で示している。周辺分布マップは、着目する柱状物体セグメント等(車線のメッシュ)の周辺に電柱の帰属度を配点しており、以下2行目は街灯の帰属度を、3行目は標識の帰属度を配点している。 FIG. 23 shows a specific example in which the context feature amount is calculated. In this figure, an area of horizontal 9 mesh × vertical 1 mesh is set, and the peripheral distribution map, standard distribution map, and context feature amount are shown in this order from the top. In the perimeter distribution map, the utility poles are assigned around the columnar object segment, etc. (lane mesh) of interest. The second line is the street lamp attribute, and the third line is the sign attribute. doing.
標準分布マップは、電柱、街灯、標識の順で示しており、それぞれ1行目が電柱の帰属度を配点したもの、2行目が街灯の帰属度を配点したもの、3行目が標識の帰属度を配点したものとしている。 The standard distribution map is shown in the order of electric poles, street lamps, and signs. The first line is assigned the degree of ownership of the electric pole, the second line is assigned the degree of attribution of the street lamp, and the third line is the sign. The degree of attribution is assigned.
コンテクスト特徴量は、周辺分布マップと電柱の標準分布マップを照らし合わせて算出したコンテクスト特徴量、周辺分布マップと街灯の標準分布マップを照らし合わせて算出したコンテクスト特徴量、周辺分布マップと標識の標準分布マップを照らし合わせて算出したコンテクスト特徴量、の順で示しており、それぞれ1行目が電柱の帰属度をメッシュごとに対応して乗算した値、2行目が街灯の帰属度をメッシュごとに対応して乗算した値、3行目が標識の帰属度をメッシュごとに対応して乗算した値である。この結果、電柱のコンテクスト特徴量(3.57)が最も大きな値となるので、当該柱状物体セグメント等は、「電柱」として評価することができる。 The context feature value is the context feature value calculated by comparing the peripheral distribution map and the standard distribution map of the power pole, the context feature value calculated by checking the peripheral distribution map and the standard distribution map of the streetlight, the standard of the peripheral distribution map and the sign The context feature values calculated by comparing the distribution map are shown in this order. The first line is the value obtained by multiplying the degree of attribution of the utility pole corresponding to each mesh, and the second line is the degree of attribution of the streetlight for each mesh. The third row is a value obtained by multiplying the degree of attribution of the sign corresponding to each mesh. As a result, since the context feature value (3.57) of the utility pole is the largest value, the columnar object segment and the like can be evaluated as “electric pole”.
(方法、プログラム、装置)
以上説明した手順を行うことで、本願発明である柱状物体抽出方法、柱状物体抽出プログラム、及び柱状物体抽出装置を実施することができる。
(Method, program, device)
By performing the procedure described above, the columnar object extraction method, the columnar object extraction program, and the columnar object extraction apparatus according to the present invention can be implemented.
本願発明の柱状物体抽出方法、柱状物体抽出プログラム、及び柱状物体抽出装置は、立設物のうち柱状物体を抽出する発明であるが、この発明を応用することで看板や壁面などのような板状物体を抽出することも、柱状物体や板状物体以外に分類されるものを抽出することもできる。また、ポールに看板を取り付けたもののように、柱状物体と板状物体を組み合わせたものを抽出することも可能である。これによって、様々な立設物管理に利用することができる。 The columnar object extraction method, the columnar object extraction program, and the columnar object extraction apparatus of the present invention are inventions that extract columnar objects from standing objects. By applying this invention, a board such as a signboard or a wall surface is used. It is possible to extract an object that is classified as a columnar object or a plate-like object. It is also possible to extract a combination of a columnar object and a plate-like object such as a sign attached to a pole. As a result, it can be used for various standing structure management.
i 任意計測点
j 近傍計測点
q 他の近傍計測点
r (限界距離)半径
I* 近傍形状構成点集合
PI 形状構成点の座標値
PIO I*の重心座標値
PJ 近傍形状構成点の座標値
θ 挟角
Ss 構成点集合
Cs 柱状点集合
Ds 鉛直点集合
i Arbitrary measurement point j Neighbor measurement point q Other neighboring measurement points r (Limit distance) radius I * Neighboring shape composing point set PI Coordinate value of I shape composing point PIO I * Gravity center coordinate value P J Coordinate value θ included angle Ss component point set Cs columnar point set Ds vertical point set
Claims (23)
前記計測点群から、それぞれ独立した領域ごとにセグメントデータを得るセグメンテーション工程と、
それぞれの前記セグメントデータに対して、立設物の形状特徴を明確にする細線化処理を行うことで立設物形状データを得る細線化工程と、
前記立設物形状データを構成する形状構成点に対して、それぞれ主成分分析を行って固有値及び固有ベクトルを求めるとともに、該固有値から算出される特徴量に基づいて形状分類を与える形状分類工程と、
前記形状構成点の前記形状分類に基づいて、立設物の柱状判定を行う柱状物体判定工程と、を備え、
前記セグメンテーション工程は、任意計測点とこの点に近い近傍計測点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つのセグメントデータとして得るものであり、
前記細線化工程における前記細線化処理は、任意計測点の位置を移動させるものであって、任意計測点、この点に近い近傍計測点、及び任意計測点における近傍計測点2点との挟角から求められる細線化強度に基づいて、該細線化強度が小さいほど任意計測点の影響を強く残すとともに近傍計測点の影響が抑制されるように、移動後の任意計測点位置を求めるものであり、
前記細線化強度は、任意計測点における近傍計測点2点との挟角が小さいほど小さな値を示す、ことを特徴とする柱状物体抽出方法。 In a method of extracting a columnar object having a columnar shape from the measurement point group that is a set of measurement points in a predetermined space including a plurality of standing objects standing on the ground,
A segmentation step of obtaining segment data for each independent region from the measurement point group,
A thinning step for obtaining standing object shape data by performing thinning processing for clarifying the shape characteristics of the standing object for each of the segment data;
A shape classification step for obtaining shape eigenvalues and eigenvectors by performing principal component analysis on the shape composing points constituting the standing object shape data, and giving a shape classification based on a feature amount calculated from the eigenvalues;
A columnar object determination step of performing columnar determination of a standing object based on the shape classification of the shape composing points, and
The segmentation step generates an edge between an arbitrary measurement point and a nearby measurement point close to this point, and obtains one continuous component obtained as a result as one segment data,
The thinning process in said dividing step, there is moving the position of the arbitrary measurement points, arbitrary measurement point, the neighborhood measuring point close to the point, the near neighbor measurements that put in及beauty arbitrary measurement point Based on the thinning strength obtained from the angle between the two points, the smaller the thinning strength, the stronger the influence of the arbitrary measurement points, and the smaller the strength of the arbitrary measurement points. To find the point position,
The columnar object extraction method characterized in that the thinning intensity indicates a smaller value as the included angle between two adjacent measurement points at an arbitrary measurement point is smaller .
主成分分析によって得られる前記固有ベクトルは、第一固有値に対応するものが第一固有ベクトル、第二固有値に対応するものが第二固有ベクトル、第三固有値に対応するものが第三固有ベクトルとされ、
前記特徴量は、前記第一固有値と第二固有値に基づいて算出される第一特徴量と、前記第二固有値と第三固有値に基づいて算出される第二特徴量と、前記第三固有値に基づいて算出される第三特徴量と、で構成され、
前記形状分類は、「柱状物体上の点」を含む2以上の分類で構成され、前記特徴量のうち前記第一特徴量が最大値を示す前記形状構成点には形状分類として「柱状物体上の点」が付与される、ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の柱状物体抽出方法。 The eigenvalues obtained by principal component analysis are first eigenvalue, second eigenvalue, and third eigenvalue in descending order of values,
The eigenvector obtained by principal component analysis is the first eigenvector corresponding to the first eigenvalue, the second eigenvector corresponding to the second eigenvalue, and the third eigenvector corresponding to the third eigenvalue,
The feature amount includes a first feature amount calculated based on the first eigenvalue and a second eigenvalue, a second feature amount calculated based on the second eigenvalue and a third eigenvalue, and the third eigenvalue. A third feature amount calculated on the basis of,
The shape classification is composed of two or more classifications including “points on a columnar object”, and the shape classification point having the maximum value of the first feature amount among the feature amounts is defined as “on the columnar object”. The columnar object extraction method according to claim 1, wherein a point is added.
前記隣接接続グラフ生成工程は、前記各形状構成点の前記固有ベクトルに基づいて、各形状構成点と隣接関係にある隣接点を求めるとともに、該隣接点と形状構成点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つの隣接接続グラフとして得るものであり、
前記基本コンポーネント形成工程は、前記隣接接続グラフを構成する各形状構成点に対して、各形状構成点と同一の形状分類が付与された前記隣接点を求めるとともに、該隣接点と形状構成点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つの基本コンポーネントとして得るものであり、
前記基本コンポーネント分類工程は、前記基本コンポーネントに対して前記形状分類に応じたコンポーンネントを分類するものであって、形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントは「支柱コンポーネント」に分類し、
前記柱状物体セグメント作成工程は、前記支柱コンポーネントを含む前記隣接接続グラフを抽出するとともに、該隣接接続グラフに含まれる1又は2以上の前記基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成するものであり、
前記隣接点は、前記形状構成点から前記固有ベクトル方向に向けて拡張される空間範囲内において、前記形状構成点から最も近い形状構成点が選ばれ、
前記柱状物体セグメントに基づいて、立設物の柱状判定を行う、ことを特徴とする請求項3記載の柱状物体抽出方法。 The columnar object determination step includes an adjacent connection graph generation step, a basic component formation step, a basic component classification step, and a columnar object segment creation step,
The adjacent connection graph generation step obtains an adjacent point adjacent to each shape constituent point based on the eigenvector of each shape constituent point, and generates an edge between the adjacent point and the shape constituent point. , One continuous component obtained as a result is obtained as one adjacent connection graph,
In the basic component forming step, for each shape composing point constituting the adjacent connection graph, the adjacent point assigned the same shape classification as each shape composing point is obtained, and the adjacent point and the shape composing point are determined. Are generated, and one continuous component obtained as a result is obtained as one basic component.
The basic component classification step classifies components corresponding to the shape classification with respect to the basic component, and a basic component whose shape classification is “point on a columnar object” is a “post component”. Classify and
The columnar object segment creating step extracts the adjacent connection graph including the column component and combines one or more basic components included in the adjacent connection graph to create a columnar object segment. ,
As the adjacent point, a shape composing point closest to the shape composing point is selected within a spatial range that extends from the shape composing point toward the eigenvector direction,
The columnar object extraction method according to claim 3, wherein the columnar determination of the standing object is performed based on the columnar object segment.
前記基本コンポーネント分類工程は、形状分類が「平面上の点」である基本コンポーネントは「平面コンポーネント」に分類するとともに、平面コンポーネントを構成する形状構成点によって形成される面の法線方向に基づいて、略水平な平面コンポーネントを「地面コンポーネント」として抽出し、
前記柱状物体セグメント作成工程は、前記地面コンポーネントを除いたうえで、1又は2以上の前記基本コンポーネントを結合して前記柱状物体セグメントを作成する、ことを特徴とする請求項5又は請求項6記載の柱状物体抽出方法。 The shape component point at which the second feature amount has the maximum value is given a “point on the plane” as the shape classification,
In the basic component classification step, a basic component whose shape classification is “point on plane” is classified as “plane component”, and based on the normal direction of the surface formed by the shape component points constituting the plane component , Extract the almost horizontal plane component as “ground component”,
The columnar object segment creating step is to create the columnar object segment by combining one or more basic components after removing the ground component. Columnar object extraction method.
前記柱状物体セグメント作成工程は、前記接続物コンポーネントを除いたうえで、1又は2以上の前記基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成する、ことを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の柱状物体抽出方法。 In the basic component classification step, a basic component whose shape classification is “a point on a columnar object”, and a basic component in which the first eigenvector of a shape component point constituting the basic component is substantially horizontal is referred to as a “connected component”. Extract as
8. The columnar object segment creating step of creating a columnar object segment by combining one or more basic components after excluding the connected component. The columnar object extraction method according to any one of the above.
前記パーツを、前記形状分類に基づくパーツタイプに分類し、
前記柱状物体セグメントの高さ、柱状物体セグメントに含まれる前記パーツの数、及びパーツタイプに関する評価に基づいて、柱状物体セグメントの帰属度を求め、
前記帰属度に基づいて、柱状物体の種類を選別する、ことを特徴とする請求項5乃至請求項8のいずれかに記載の柱状物体抽出方法。 Among the basic components constituting the columnar object segment, the basic components other than the prop components, and a combination of the basic components connected to each other is extracted as a part,
The parts are classified into part types based on the shape classification,
Based on the evaluation of the height of the columnar object segment, the number of parts included in the columnar object segment, and the part type, the degree of attribution of the columnar object segment is determined.
The columnar object extraction method according to any one of claims 5 to 8, wherein a columnar object type is selected based on the degree of belonging.
前記支柱候補点から所定距離内にある形状構成点と、前記支柱候補点とを、まとめて支柱構成点とし、
前記立設物形状データのうち、前記支柱構成点以外の形状構成点で構成される連続成分を、パーツとして抽出し、
前記パーツを、前記形状分類に基づくパーツタイプに分類し、
前記立設物形状データの高さ、立設物形状データに含まれる前記パーツの数、及びパーツタイプに関する評価に基づいて、立設物形状データの帰属度を求め、
前記帰属度に基づいて、柱状物体の種類を選別する、ことを特徴とする請求項3又は請求項4記載の柱状物体抽出方法。 Among the standing object shape data, the shape composing points classified as "points on the columnar object", and the shape composing points in which the first eigenvector is in the substantially vertical direction are the pillar candidate points,
The shape composing point within a predetermined distance from the prop candidate point and the prop candidate point are collectively set as a prop composing point,
From the standing object shape data, a continuous component composed of shape constituent points other than the support pillar constituent points is extracted as parts,
The parts are classified into part types based on the shape classification,
Based on the evaluation of the height of the standing object shape data, the number of parts included in the standing object shape data, and the part type, the degree of attribution of the standing object shape data is obtained,
The columnar object extraction method according to claim 3 or 4, wherein a type of the columnar object is selected based on the degree of belonging.
所定数の前記メッシュで構成されるエリアを設定し、
前記エリアに基づいて、柱状物体の種類ごとに標準分布マップを作成し、
前記エリアに基づき、各柱状物体セグメント又は各立設物形状データに対して、周辺分布マップを作成し、
さらに、前記標準分布マップ及び前記周辺分布マップに基づいて、当該柱状物体セグメント又は立設物形状データに対して、コンテクスト特徴量を算出し、
前記コンテクスト特徴量に基づいて、柱状物体の種類を選別する、ことを特徴とする請求項9又は請求項10記載の柱状物体抽出方法。 A plurality of meshes are configured by a predetermined grid, and the attribution is assigned to the closest mesh,
Set an area composed of a predetermined number of meshes,
Based on the area, create a standard distribution map for each type of columnar object,
Based on the area, create a peripheral distribution map for each columnar object segment or each standing object shape data,
Further, based on the standard distribution map and the peripheral distribution map, the context feature amount is calculated for the columnar object segment or the standing object shape data,
The columnar object extraction method according to claim 9 or 10, wherein a type of columnar object is selected based on the context feature amount.
前記計測点群から、それぞれ独立した領域ごとにセグメントデータを作成するセグメンテーション機能と、
それぞれの前記セグメントデータに対して、立設物の形状特徴を明確にする細線化処理を行って立設物形状データを作成する細線化機能と、
前記立設物形状データを構成する形状構成点に対して、それぞれ主成分分析のための演算処理を行って固有値及び固有ベクトルを求める主成分分析機能と、
さらにそれぞれの前記形状構成点に対して、前記固有値を基に算出される特徴量に応じた形状分類を付与する形状分類機能と、
前記形状構成点の前記特徴量に基づいて、立設物の柱状判定処理を行う柱状物体判定機能と、を備え、
前記セグメンテーション機能は、任意計測点とこの点に近い近傍計測点との間でエッジを発生させ、その結果得られる一つの連続成分を一つのセグメントデータとするものであり、
前記細線化機能で行われる前記細線化処理は、任意計測点の位置を移動させるものであって、任意計測点、この点に近い近傍計測点、及び任意計測点における近傍計測点2点との挟角から求められる細線化強度に基づいて、該細線化強度が小さいほど任意計測点の影響を強く残すとともに近傍計測点の影響が抑制されるように、移動後の任意計測点位置を算出するものであり、
前記細線化強度は、任意計測点における近傍計測点2点との挟角が小さいほど小さな値を示す、ことを特徴とする柱状物体抽出プログラム。 The computer executes a function of extracting a columnar object having a columnar shape from the measurement point group, which is a set of measurement points in a predetermined space including a plurality of standing objects standing on the ground. In the columnar object extraction program to let
A segmentation function for creating segment data for each independent region from the measurement point group;
For each of the segment data, a thinning function for creating standing object shape data by performing a thinning process for clarifying the shape characteristics of the standing object;
A principal component analysis function for calculating eigenvalues and eigenvectors by performing arithmetic processing for principal component analysis on the shape constituent points constituting the standing object shape data,
Furthermore, a shape classification function for assigning a shape classification according to the feature amount calculated based on the eigenvalue to each of the shape constituent points;
A columnar object determination function for performing columnar determination processing of a standing object based on the feature amount of the shape composing point, and
The segmentation function generates an edge between an arbitrary measurement point and a nearby measurement point close to this point, and one continuous component obtained as a result is used as one segment data,
The thinning process performed by the thinning function, there is moving the position of the arbitrary measurement points, arbitrary measurement point, the neighborhood measuring point close to the point, and the vicinity measurement point 2 points at an arbitrary measuring point The position of the arbitrary measurement point after movement is determined so that the influence of the arbitrary measurement point remains stronger and the influence of the nearby measurement point is suppressed as the thinning intensity decreases. der shall be calculated is,
The columnar object extraction program characterized in that the thinning intensity indicates a smaller value as the included angle between two adjacent measurement points at an arbitrary measurement point is smaller .
主成分分析機能によって求められる前記固有ベクトルは、第一固有値に対応するものが第一固有ベクトル、第二固有値に対応するものが第二固有ベクトル、第三固有値に対応するものが第三固有ベクトルであり、
前記特徴量は、前記第一固有値と第二固有値に基づいて算出される第一特徴量と、前記第二固有値と第三固有値に基づいて算出される第二特徴量と、前記第三固有値に基づいて算出される第三特徴量と、で構成され、
前記形状分類は、「柱状物体上の点」を含む2以上の分類で構成され、前記特徴量のうち前記第一特徴量が最大値を示す前記形状構成点には形状分類として「柱状物体上の点」が付与される、ことを特徴とする請求項12又は請求項13記載の柱状物体抽出プログラム。 The eigenvalues obtained by the principal component analysis function are, in order from the largest value, the first eigenvalue, the second eigenvalue, and the third eigenvalue,
The eigenvector obtained by the principal component analysis function is a first eigenvector corresponding to the first eigenvalue, a second eigenvector corresponding to the second eigenvalue, and a third eigenvector corresponding to the third eigenvalue,
The feature amount includes a first feature amount calculated based on the first eigenvalue and a second eigenvalue, a second feature amount calculated based on the second eigenvalue and a third eigenvalue, and the third eigenvalue. A third feature amount calculated on the basis of,
The shape classification is composed of two or more classifications including “points on a columnar object”, and the shape classification point having the maximum value of the first feature amount among the feature amounts is defined as “on the columnar object”. The columnar object extraction program according to claim 12, wherein a point is added.
前記隣接接続グラフ生成機能は、前記各形状構成点の前記固有ベクトルに基づいて、各形状構成点と隣接関係にある隣接点を選出するとともに、該隣接点と形状構成点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つの隣接接続グラフとするものであり、
前記基本コンポーネント形成機能は、前記隣接接続グラフを構成する各形状構成点に対して、各形状構成点と同一の形状分類が付与された前記隣接点を選出するとともに、該隣接点と形状構成点との間でエッジを生成し、その結果得られる一つの連続成分を一つの基本コンポーネントとするものであり、
前記基本コンポーネント分類機能は、前記基本コンポーネントに対して前記形状分類に応じたコンポーンネント分類を付与するものであって、形状分類が「柱状物体上の点」である基本コンポーネントにはコンポーンネント分類として「支柱コンポーネント」を付与し、
前記柱状物体セグメント作成機能は、前記支柱コンポーネントを含む前記隣接接続グラフを抽出するとともに、該隣接接続グラフに含まれる1又は2以上の前記基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成するものであり、
前記隣接点は、前記形状構成点から前記固有ベクトル方向に向けて拡張される空間範囲内において、前記形状構成点から最も近い形状構成点が選ばれ、
前記柱状物体セグメントに基づいて、立設物の柱状判定を行う、ことを特徴とする請求項14記載の柱状物体抽出プログラム。 The columnar object determination function includes an adjacent connection graph generation function, a basic component formation function, a basic component classification function, and a columnar object segment creation function,
The adjacent connection graph generation function selects an adjacent point adjacent to each shape component point based on the eigenvector of each shape component point, and generates an edge between the adjacent point and the shape component point. Then, one continuous component obtained as a result is used as one adjacent connection graph,
The basic component forming function selects, for each shape composing point constituting the adjacent connection graph, the adjacent point assigned the same shape classification as each shape composing point, and the adjacent point and shape composing point. An edge is generated between and a continuous component obtained as a result is used as a basic component,
The basic component classification function assigns a component classification corresponding to the shape classification to the basic component, and the basic component whose shape classification is “point on a columnar object” is a component. We give "post component" as classification,
The columnar object segment creation function extracts the adjacent connection graph including the column component and combines one or more basic components included in the adjacent connection graph to create a columnar object segment. ,
As the adjacent point, a shape composing point closest to the shape composing point is selected within a spatial range that extends from the shape composing point toward the eigenvector direction,
The columnar object extraction program according to claim 14, wherein columnar determination of a standing object is performed based on the columnar object segment.
前記基本コンポーネント分類機能は、形状分類が「平面上の点」である基本コンポーネントには、コンポーンネント分類として「平面コンポーネント」を付与するとともに、平面コンポーネントを構成する形状構成点によって形成される面の法線方向に基づいて、略水平な平面コンポーネントを「地面コンポーネント」として抽出し、
前記柱状物体セグメント作成機能は、前記地面コンポーネントを除いたうえで、1又は2以上の前記基本コンポーネントを結合して前記柱状物体セグメントを作成する、ことを特徴とする請求項16又は請求項17記載の柱状物体抽出プログラム。 To the shape component point at which the second feature amount has the maximum value, a “point on the plane” is given as the shape classification,
The basic component classifying function assigns a “plane component” as a component classification to a basic component whose shape classification is “point on a plane”, and a surface formed by shape composing points constituting the plane component. Based on the normal direction of, we extract a substantially horizontal planar component as a “ground component”
18. The columnar object segment creation function creates the columnar object segment by combining one or more basic components after removing the ground component. Columnar object extraction program.
前記柱状物体セグメント作成機能は、前記接続物コンポーネントを除いたうえで、1又は2以上の前記基本コンポーネントを結合して柱状物体セグメントを作成する、ことを特徴とする請求項16乃至請求項18のいずれかに記載の柱状物体抽出プログラム。 The basic component classifying function is a basic component whose shape classification is “a point on a columnar object”, and a basic component in which the first eigenvector of the shape composing point constituting the basic component is substantially horizontal is “connected component”. Extract as
19. The columnar object segment creation function is configured to create a columnar object segment by combining one or more basic components after excluding the connection component. The columnar object extraction program according to any one of the above.
前記パーツを、前記形状分類に基づくパーツタイプに分類するパーツタイプ分類機能と、
前記柱状物体セグメントの高さ、柱状物体セグメントに含まれる前記パーツの数、及びパーツタイプに関する評価に基づいて、柱状物体セグメントの帰属度を算出する帰属度算出機能と、
前記帰属度に基づいて柱状物体の種類を選別する柱状物体種別認識機能と、を備えたことを特徴とする請求項16乃至請求項19のいずれかに記載の柱状物体抽出プログラム。 Among the basic components constituting the columnar object segment, a basic component other than the pillar component, and a part extraction function for extracting a combination of the basic components connected to each other as a part;
A parts type classification function for classifying the parts into part types based on the shape classification;
Based on the height of the columnar object segment, the number of parts included in the columnar object segment, and the evaluation related to the part type, an attribute calculation function for calculating the attribute of the columnar object segment,
The columnar object extraction program according to any one of claims 16 to 19, further comprising: a columnar object type recognition function for selecting a columnar object type based on the degree of belonging.
前記支柱候補点から所定距離内にある形状構成点と、前記支柱候補点とを、まとめて支柱構成点とする支柱構成点抽出機能と、
前記立設物形状データのうち、前記支柱構成点以外の形状構成点で構成される連続成分を、パーツとして抽出するパーツ抽出機能と、
前記パーツを、前記形状分類に基づくパーツタイプに分類するパーツタイプ分類機能と、
前記立設物形状データの高さ、立設物形状データに含まれる前記パーツの数、及びパーツタイプに関する評価に基づいて、立設物形状データの帰属度を算出する帰属度算出機能と、
前記帰属度に基づいて柱状物体の種類を選別する柱状物体種別認識機能と、を備えたことを特徴とする請求項14又は請求項15記載の柱状物体抽出プログラム。 Among the standing object shape data, the shape composing points classified as "points on the columnar object", and the shape composing points in which the first eigenvector is in the substantially vertical direction are the pillar candidate points,
A strut component point extraction function that collectively forms a strut point within a predetermined distance from the strut candidate point and the strut candidate point,
Of the standing object shape data, a parts extraction function for extracting a continuous component composed of shape constituent points other than the pillar constituent points as parts;
A parts type classification function for classifying the parts into part types based on the shape classification;
Based on the height of the standing object shape data, the number of parts included in the standing object shape data, and the evaluation related to the part type, an attribution degree calculating function for calculating the degree of belonging of the standing object shape data;
The columnar object extraction program according to claim 14 or 15, further comprising: a columnar object type recognition function for selecting a columnar object type based on the degree of belonging.
所定数の前記メッシュで構成されるエリアを設定するエリア設定機能と、
前記エリアに基づいて、柱状物体の種類ごとに標準分布マップを作成する標準分布マップ作製機能と、
前記エリアに基づき、各柱状物体セグメント又は各立設物形状データに対して、周辺分布マップを作成する周辺分布マップ作製機能と、
さらに、前記標準分布マップ及び前記周辺分布マップに基づいて、当該柱状物体セグメント又は立設物形状データに対して、コンテクスト特徴量を算出するコンテクスト特徴量算出機能と、
前記コンテクスト特徴量に基づいて柱状物体の種類を選別する柱状物体種別認識機能と、を備えたことを特徴とする請求項20又は請求項21記載の柱状物体抽出プログラム。 A plurality of meshes are configured by a predetermined grid, and the attribution score function for scoring the attribution score to the nearest mesh,
An area setting function for setting an area composed of a predetermined number of meshes;
Based on the area, a standard distribution map creation function for creating a standard distribution map for each type of columnar object,
Based on the area, a peripheral distribution map creating function for creating a peripheral distribution map for each columnar object segment or each standing object shape data,
Further, based on the standard distribution map and the peripheral distribution map, a context feature amount calculation function for calculating a context feature amount for the columnar object segment or the standing object shape data;
The columnar object extraction program according to claim 20 or 21, further comprising: a columnar object type recognition function for selecting a type of columnar object based on the context feature amount.
前記所定空間を計測して前記計測点群を取得する計測手段と、
前記計測手段によって取得された前記計測点群を記憶する記憶手段と、
前記計測点群を基に、立設物のうち前記柱状物体を抽出する演算処理手段と、を備え、
さらに前記演算処理手段は、セグメンテーション機能と、細線化機能と、主成分分析機能と、形状分類機能と、柱状物体判定機能と、を備え、
前記セグメンテーション機能は、前記計測点群から、それぞれ独立した領域ごとにセグメントデータを作成するものであって、任意計測点から近い順に所定数k個の前記近傍計測点を選出し、この近傍計測点と前記任意計測点との間でエッジを発生させることでk近傍接続グラフを作成し、このk近傍接続グラフから得られる一つの連続成分を一つのセグメントデータとするものであり、
前記細線化機能は、それぞれの前記セグメントデータに対して、立設物の形状特徴を明確にする細線化処理を行って立設物形状データを作成するものであり、
前記主成分分析機能は、前記立設物形状データを構成する形状構成点それぞれに対して、主成分分析のための演算処理を行って固有値及び固有ベクトルを求めるものであり、
前記形状分類機能は、それぞれの前記形状構成点に対して、前記固有値を基に算出される特徴量に応じた形状分類を付与するものであり、
前記柱状物体判定機能は、前記形状構成点の前記特徴量に基づいて、立設物の柱状判定処理を行うものであり、
前記細線化機能で行われる前記細線化処理は、任意計測点の位置を移動させるものであって、任意計測点、この点に近い近傍計測点、及び任意計測点における近傍計測点2点との挟角から求められる細線化強度に基づいて、該細線化強度が小さいほど任意計測点の影響を強く残すとともに近傍計測点の影響が抑制されるように、移動後の任意計測点位置を算出するものであり、
前記細線化強度は、任意計測点における近傍計測点2点との挟角が小さいほど小さな値を示す、ことを特徴とする柱状物体抽出装置。 In a columnar object extraction device that extracts a columnar object having a columnar shape from among measurement points that are a set of measurement points in a predetermined space including a plurality of standing objects standing on the ground. ,
Measuring means for measuring the predetermined space and acquiring the measurement point group;
Storage means for storing the measurement point group acquired by the measurement means;
Computation processing means for extracting the columnar object from the standing object based on the measurement point group,
Further, the arithmetic processing means includes a segmentation function, a thinning function, a principal component analysis function, a shape classification function, and a columnar object determination function,
The segmentation function creates segment data for each independent area from the measurement point group, and selects a predetermined number k of the neighboring measurement points in order from the arbitrary measurement point. Generating a k-neighbor connection graph by generating an edge between the measurement point and the arbitrary measurement point, and using one continuous component obtained from the k-neighbor connection graph as one segment data,
The thinning function is to create a standing object shape data by performing a thinning process to clarify the shape characteristics of the standing object for each of the segment data,
The principal component analysis function is to obtain eigenvalues and eigenvectors by performing arithmetic processing for principal component analysis for each of the shape component points constituting the standing object shape data ,
The shape classification function is to give a shape classification corresponding to a feature amount calculated based on the eigenvalue to each of the shape constituent points,
The columnar object determination function performs a columnar determination process of a standing object based on the feature amount of the shape composing point,
The thinning process performed by the thinning function, there is moving the position of the arbitrary measurement points, arbitrary measurement point, the neighborhood measuring point close to the point, and the vicinity measurement point 2 points at an arbitrary measuring point The position of the arbitrary measurement point after movement is determined so that the influence of the arbitrary measurement point remains stronger and the influence of the nearby measurement point is suppressed as the thinning intensity decreases. der shall be calculated is,
The columnar object extraction apparatus according to claim 1, wherein the thinning intensity indicates a smaller value as the included angle between two adjacent measurement points at an arbitrary measurement point is smaller .
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