JP6273473B2 - Forest information management device - Google Patents

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JP6273473B2 JP2012254334A JP2012254334A JP6273473B2 JP 6273473 B2 JP6273473 B2 JP 6273473B2 JP 2012254334 A JP2012254334 A JP 2012254334A JP 2012254334 A JP2012254334 A JP 2012254334A JP 6273473 B2 JP6273473 B2 JP 6273473B2
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本発明は、森林の樹木を認識し管理する装置に関する。特に、人工衛星または航空機等において上空から撮影したマルチスペクトル画像を利用してする装置に関し、樹木の個別の位置を緯度経度情報を用いて認識管理することにより、異なった情報源を統合し信頼性の高い森林情報を維持管理する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for recognizing and managing forest trees. In particular, with regard to devices that use multispectral images taken from the sky on artificial satellites or aircraft, etc., by recognizing and managing the individual positions of trees using latitude and longitude information, integration of different information sources and reliability The present invention relates to a device for maintaining and managing high forest information.

従来、森林に関する情報として下記の(1)〜(5)に概説する森林基本図、森林計画図、森林簿、林班図(施業実施計画図)、小班図があり、広く利用されてきた。またこれらは森林GISの基準情報となるものであった。
(1)森林基本図
地形と森林の境界(林班界)を表す地図である。森林の維持管理を行う基本的な資料として用いられ、等高線、山間部の集落や道路など、土地の利用状況も記入された地形図である。
(2)森林計画図
民有林の区域に加え、森林簿の区域を示す森林境界を記載し、個人の財産特定の資料となる。また、森林計画図区域内で伐採する場合は、森林法に基づく「伐採及び伐採後の造林の届出(各市町村役場へ提出)」が、開発を行う場合は同法に基づく「林地開発許可(森林整備課所管)」が、必要となる。
Conventionally, as forest information, there are the basic forest map, forest plan map, forest book, forest group map (operation implementation plan map), and small group map outlined in (1) to (5) below, which have been widely used. These were the standard information for forest GIS.
(1) Basic map of forest A map showing the topography and the boundary between forests (forest group boundary). This is a topographical map that is used as basic data for forest maintenance and that also fills in the land use status such as contour lines, mountain villages and roads.
(2) Forest plan map In addition to the private forest area, the forest boundary indicating the forest book area is described, and it becomes a document for identifying personal property. In addition, when logging within the forest plan map area, “Notification of logging and logging after felling (submitted to each municipal office)” based on the Forest Law, and “Land Development License ( Forest Management Division Jurisdiction) ”is necessary.

(3)森林簿
山を植林した林班に区切り、それぞれ所有者、樹種、林齢、面積などを記録した台帳であるが、森林計画樹立の支援などを目的として作られている資料で、空中写真や聞き取りによる間接調査により作成していることが多く、現地での実測や確認は行われていない。
(4)林班図
森林の位置と施業の便を考え、字界・稜線等を境界として、各市町村ごとに設定した森林区間の単位を記載した図面であり、生活歩道、林道の始点終点が記載されている。
(5)小班図
林班を細分化したもので、 樹種や林齢(木の年齢)によって、区分けしている。上記(1)〜(5)の中で最も詳細に森林情報を記載するものであり、図2に林小班図と最小区分である林小班枝番図を例示する。
ここで注目すべきことは、最小区分である林小班枝番図においても樹木を個別に認識管理していないことで、これら(1)〜(5)をデータベース化しているGISでも樹木の個別認識管理は行なわれていない。
(3) This is a ledger that records the owners, tree species, forest age, area, etc., divided into forest groups that planted forestry mountains, but is a document created for the purpose of supporting the establishment of forest plans. It is often created by indirect surveys using photographs and interviews, and no actual measurements or confirmations have been made.
(4) Forest group diagram Considering the location of the forest and the convenience of operations, it is a drawing that describes the unit of forest section set for each municipality, with character boundaries and ridgelines as boundaries, and the start and end points of life trails and forest roads Have been described.
(5) Small group map The forest group is subdivided and classified according to tree species and forest age (tree age). Forest information is described in detail in the above (1) to (5), and FIG. 2 illustrates a forest subgroup diagram and a forest subgroup branch number diagram that is the minimum section.
What should be noted here is that the trees are not individually recognized and managed even in the forest sub-branch branch map, which is the smallest category, and even in the GIS that makes these (1) to (5) a database, individual trees are recognized. There is no management.

森林情報管理に関する従来技術を特許技術文献と非特許技術文献により述べる。
特許文献1は「森林情報システム」といい、その方法は、森林地域を上空から撮影したカラー画像を用いて森林地域の樹種の分布を求める森林情報処理システムであり、カラー画像を白黒画像に変換して明暗の傾斜情報から樹冠形状を求めて樹冠形状画像を作成する樹冠形状画像作成手段と、樹冠形状画像の樹冠部分に対応するカラー画像部分の波長スペクトルを求め、予め求めておいた樹種ごとの波長スペクトルを参照し、樹冠部分の樹種を特定する樹種特定手段を有する森林情報処理システムである。
この技術の特徴は、以下明細書によれば、
Prior art related to forest information management is described in patent technical literature and non-patent technical literature.
Patent document 1 is called “forest information system”, and the method is a forest information processing system that obtains the distribution of tree species in a forest area using a color image obtained by photographing the forest area from the sky, and converts the color image into a black and white image. The crown shape image creating means for creating the crown shape image by obtaining the crown shape from the light / dark inclination information, and obtaining the wavelength spectrum of the color image portion corresponding to the crown portion of the crown shape image, for each tree species obtained in advance This is a forest information processing system having tree species specifying means for specifying the tree species of the crown portion with reference to the wavelength spectrum of the tree.
The characteristics of this technology are as follows:

(1) 樹冠の盛り上がりに応じて樹冠の頂点部分では輝度が最も高く且つこの頂点部では輝度変化が最も小さい。樹冠の周辺部に向かうにしたがって輝度が低下し、隣接する樹冠の境界部分で最も輝度が低くなる、このような樹冠の丸みに伴う輝度の変化を利用し、所謂ウォーターシェッド・アルゴリズム(watershed algorithm)という、輝度の変化(グラディエント(gradient))が最も小さい部分の中心にマーカを設定し、輝度の変化(グラディエント)に沿って夫々の樹冠の頂点に初期設定したマーカを四方に成長させて、隣接する樹冠のマーカとぶつかった個所を樹冠の境界線として定める。輝度変化(グラディエント)が小さい樹冠頂部を出発点として輝度変化に沿って領域を成長させることにより樹冠形状を抽出する。 (1) According to the rise of the crown, the luminance is highest at the apex portion of the crown and the luminance change is smallest at the apex portion. The so-called watershed algorithm uses the change in brightness due to the roundness of the crown, where the brightness decreases toward the periphery of the canopy and becomes the lowest at the border between adjacent crowns. The marker is set at the center of the part where the change in brightness (gradient) is the smallest, and the initial marker at the top of each crown is grown in four directions along the change in brightness (gradient). The point where the marker of the crown to collide with the crown is determined as the boundary of the crown. The crown shape is extracted by growing a region along the luminance change with the crown top having a small luminance change (gradient) as a starting point.

(2) 続いて、樹冠形状画像とコンピュータに入力されたオリジナルのカラー画像を重畳してスペクトル分析を行って樹種を求める。
というものであり、明暗に対して微分演算の一種であるグラディエントを用いていることに限定されており、明暗の単峰性により樹冠を抽出しているため、ノイズ成分に弱く、樹冠が閉じていない針葉樹林に用途が限定される。さらに樹種の分類については特に新規性はないが、抽出した樹冠に対する分類に用いているので、樹種の相違を利用して樹木境界を抽出することが出来ず、広葉樹林、混淆林への適用性に限界がある。
本特許との最大の相違点は、個別の樹木を絶対的位置情報により識別管理することは行なっていないことである。
(2) Subsequently, the tree shape is obtained by superimposing the canopy shape image and the original color image input to the computer, and performing spectrum analysis.
It is limited to using gradient, which is a kind of differential operation for light and dark, and because the tree crown is extracted by the single peak of light and dark, it is weak against noise components and the crown is closed Applications are limited to no coniferous forests. Furthermore, there is no particular novel classification of tree species, but because it is used for classification of extracted crowns, it is not possible to extract tree boundaries using differences in tree species, and applicability to broadleaf and chaotic forests. There is a limit.
The biggest difference from this patent is that individual trees are not identified and managed by absolute position information.

特許文献2は「樹木本数算定方法及び樹木本数算定装置」といい、この方法は森林を上空から撮影した画像データと森林の地理的情報から森林に含まれる樹木の本数を樹種別に算定する樹木本数算定方法であり、画像データから各樹頂点と各樹冠を抽出し、樹冠の日向部の分光反射特性から樹種を分類し、 樹頂点別樹種分類画像データを得てさらに、当該領域に含まれる樹木の本数を樹種別に算定する方法である。樹木の本数の出発となる樹冠の抽出精度は明細書によれば、「樹冠の抽出は、樹冠の縁部(樹冠縁という)が樹冠部分よりも暗いことを利用して行うものであり、これは、公知のブァレイフォローイング・アルゴリズム(Va11ey fo11owing a1gorithm)と自動マスク処理によって可能となる。また、各樹冠が抽出されることにより、抽出された各樹冠に対応する画素を積算することによって、各樹冠の面積を求めることができる。」とあり、公知のVa11ey fo11owing a1gorithmに依存する。
さらに、特許文献2は個別の樹木を絶対的位置情報により識別管理することは行なっていない。
Patent Document 2 is referred to as a “tree number calculation method and tree number calculation device”. This method calculates the number of trees included in a forest from the image data obtained by photographing the forest from above and the geographical information of the forest for each tree type. This is a calculation method that extracts each tree vertex and each tree crown from the image data, classifies the tree species from the spectral reflection characteristics of the sunny part of the tree crown, obtains tree species classification image data for each tree vertex, and further includes the trees included in the area This is a method for calculating the number of trees by tree type. According to the specification, the extraction accuracy of the crown from which the number of trees starts is as follows: `` The extraction of the crown is performed using the fact that the edge of the crown (called the crown edge) is darker than the crown part. Can be achieved by a well-known blur following algorithm (Va11ey fo11owing a1gorithm) and automatic mask processing, and by extracting each canopy, the pixels corresponding to each extracted canopy are accumulated, The area of the canopy can be determined, "and depends on the known Va11ey fo11owing a1gorithm.
Furthermore, Patent Document 2 does not identify and manage individual trees based on absolute position information.

樹冠抽出に特許文献1はWatershed Algorithmを用い、特許文献2はVa11ey fo11owing a1gorithmを用いているが、この2つのアルゴリズムの精度を実地検証したのが非特許文献3である。図4に実地検証結果のコピーを示すが、樹冠の検出誤差は針葉樹に対してWatershed Algorithmは+10〜+15%、Va11ey
fo11owing a1gorithmは−5%〜−20%の誤差があり、広葉樹に対してWatershed Algorithmは−18%、Va11ey
fo11owing a1gorithmは+5%の誤差がある。図3は日本の広葉樹林での樹冠例であるが、(1)樹冠認識1における樹冠1 122が正解であるが、アルゴリズム上では(2)樹冠認識2の樹冠2-1〜3 123〜5あるいは(3)樹冠認識3のように複数にご認識される。
Patent Document 1 uses Watershed Algorithm and Patent Document 2 uses Va11ey fo11owing a1gorithm for tree crown extraction, but Non-Patent Document 3 has verified the accuracy of these two algorithms. Fig. 4 shows a copy of the field verification results. The detection error of the crown is + 10% to + 15% for watershed algorithm and Va11ey for conifers.
fo11owing a1gorithm has an error of -5% to -20%, Watershed Algorithm is -18% for broadleaf trees, Va11ey
fo11owing a1gorithm has an error of + 5%. Fig. 3 shows an example of a crown in a Japanese broadleaf forest. (1) The crown 1122 in the crown recognition 1 is correct, but (2) the crowns 2-1 to 3 123-5 in the crown recognition 2 are algorithmically used. Or (3) It recognizes to multiple like the crown recognition 3.

特許文献4は「画像クラスタ分析装置」といい、上空から撮影した地表のマルチスペクトル画像から森林樹種を認識し選別する装置に関し、識別能力を向上させるために教師なしクラスタ分析技術を導入し、さらに地上計測装置を用いて対応する樹種が不明なマルチスペクトルデータに対する樹種を確定する技術であり、その対応付けに個別樹木の絶対位置として緯度経度を用いている。 特許文献4は本発明の特許と同一の発明者による特許であり、樹種を高精度に絶対的位置情報により識別している。本発明は特許文献4の隣接技術として個別の樹木を絶対的位置情報により識別管理するものであり、マルチスペクトル画像領域分類処理 138に関する記述は特許文献4を踏襲している。   Patent Document 4 refers to an “image cluster analysis device”, which relates to a device for recognizing and selecting forest tree species from a multispectral image of the ground surface photographed from above, introducing unsupervised cluster analysis technology to improve the discrimination ability, This is a technique for determining a tree type for multispectral data for which the corresponding tree type is unknown using a ground measurement device, and latitude and longitude are used as the absolute position of the individual tree for the association. Patent Document 4 is a patent by the same inventor as that of the present invention, and identifies tree species with absolute position information with high accuracy. The present invention identifies and manages individual trees based on absolute position information as an adjacent technique of Patent Document 4, and the description of the multispectral image region classification processing 138 follows Patent Document 4.

非特許文献5の方法は、8バンドのマルチスペクトル衛星画像を使用して10種類の樹木を識別する研究の論文であり、基準となるスペクトルを各樹種ごとに測定しておき、森林のスペクトルと比較することにより、森林を樹種別に識別する技術である。教師つきクラスタ分析に分類される。しかしながら、個別の樹木を絶対的位置情報により識別管理することは行なっていない。 The method of Non-Patent Document 5 is a research paper that identifies 10 types of trees using 8-band multispectral satellite images. The reference spectrum is measured for each tree type, and the forest spectrum and It is a technology that identifies forests by tree type by comparison. Classified as supervised cluster analysis. However, identification management of individual trees based on absolute position information is not performed.

特許第4484183号Japanese Patent No. 4441883 特許第4858793号Patent No.4858793 Comparison of Indivisual Tree Crown Detection and Deliniation Method,Yinghai Ke, Lindi J. Quackenbush, Environmental Resources and ForestEngineering, State University of New York College of Environmental Science andForestry, ASPRS 2008 Annual Conference Portland, Oregon April 28 - May 2,2008Comparison of Indivisual Tree Crown Detection and Deliniation Method, Yinghai Ke, Lindi J. Quackenbush, Environmental Resources and Forest Engineering, State University of New York College of Environmental Science and Forestry, ASPRS 2008 Annual Conference Portland, Oregon April 28-May 2,2008 特願2012-239685号Japanese Patent Application No. 2012-239685 Commercial Timber Tree SpeciesIdentification Using Multispectral WorldView-2 Data, HamdanOmar, DigitalGlobe 8-Band Research ChallengeCommercial Timber Tree SpeciesIdentification Using Multispectral WorldView-2 Data, HamdanOmar, DigitalGlobe 8-Band Research Challenge

従来行なわれていた森林情報管理には、下記の第一から第五に述べる欠陥があり、500ha程度以下の林業経営課題に対応していない。すなわち、
第一に、林業経営は長伐期化、複相林化に対応することが求められているが、樹木の個別情報が必要で、従来の基本情報(森林基本図、森林計画図、森林簿、林班図、小班図)による管理は領域ごとの皆伐を前提としており対応出来ない。
第二に、林業機械を導入した道端林業が近年導入されているが、従来の基本情報より細かい樹木単位の個別情報が必要で、従来の基本情報では対応しきれない。
The conventional forest information management has the following first to fifth defects, and does not address forest management issues of about 500 ha or less. That is,
First, forestry management is required to cope with long-cutting and multi-phase forestation, but individual information of trees is necessary, and conventional basic information (basic forest map, forest plan map, forest book) , Forest group diagram, small group diagram) is based on the premise of clear-cutting for each area and cannot be handled.
Second, roadside forestry with forestry machines has been introduced in recent years, but individual information in units of trees that is finer than conventional basic information is required, and conventional basic information cannot be used.

第三に、従来の森林情報管理は基本情報(森林基本図、森林計画図、森林簿、林班図、小班図)が領域をあらわす図形情報であるため、図形情報を中核にシステム化せざるを得ないためGISを用いることとなる。GISは図形とリレーショナルデータベースを統合した高度なテ゛ータヘ゛ースであるため情報保守が容易でない。
第四に林業経営者にとっての経営的関心は資産としての森林資産保全管理であり、資産の正確な把握には樹木の個別情報が必要である。従来の基本情報はあまりに希薄であり、500haという比較的大きい林業経営者であっても、1/5000の図面では45cmx45cmの範囲にすべておさまり、20〜50万本の樹木を管理することは出来ない。また、従来の樹木個別認識技術は誤差が大きく、そのままでは位置基準による認識管理に耐えられない。
Thirdly, conventional forest information management is a graphic information that represents the area of basic information (basic forest map, forest plan map, forest book, forest group diagram, sub-group diagram), so graphic information must be systematized at the core. Since GIS is not obtained, GIS is used. GIS is an advanced data base that integrates graphics and relational databases, so information maintenance is not easy.
Fourthly, management interests for forestry managers are forest asset conservation management as assets, and individual information of trees is necessary to accurately grasp assets. Conventional basic information is too sparse, even a relatively large forestry manager of 500ha can fit all the area of 45cm x 45cm in 1/5000 drawings and cannot manage 200,000 to 500,000 trees . In addition, the conventional tree individual recognition technique has a large error, and cannot be used for recognition management based on the position reference as it is.

第五に、複相林による林業経営があり、日本の森林は本来樹種が多様であり、これを利用して収益性の高い山の幸を管理して事業化しようとすると従来の基本情報では情報が不十分で対応出来ない。
以上の全ての課題は樹木を高い精度で個別に認識して情報管理できないことに起因している。
Fifth, there is forestry management with double-phase forests, and Japanese forests are originally diverse in tree species. If you try to use this to manage profitable mountain products and commercialize them, conventional basic information does not contain information. Insufficient to handle.
All the above problems are caused by the fact that trees cannot be recognized individually and managed with high accuracy.

本発明では、森林情報管理を個別の樹木単位で実施することにより、上記課題を根本から解決した。樹木を個別管理する方法は緯度経度による方法が汎用的基準であること、GPS等測定系の情報を直接利用できるので最適な解決策である。しかしながら、緯度経度で樹木を個別管理するためには下記の課題が全て解決されていなくてはならない。
(1)位置精度(緯度経度)の高い歪のない高分解能画像が得られる。
(2)樹木の個別認識を高精度で行なう手段が構築されていること。画像のみからの樹木位置計測には一定程度の誤差があるが、この誤差を減らすアルゴリズムを実用化することと、誤差解消の補完的目的で、現場での位置精度の高い移動計測手段が得られること。
(3)画像より樹木の絶対位置を精密に実用的な演算量で計出できるアルゴリズムが存在すること。
(4)画像より樹木の絶対位置に対応した樹種を実用的な演算量で特定できる高分解能画像マルチスペクトル画像とアルゴリズムが存在する。
(1)〜(4)でいう位置精度は、樹木を個別に特定する目的であるから最低限樹木間隔の1/2ということになる。通常、植林は1haあたり1600本行い、間伐を行なって最終的に1haあたり400本とするから、6.25m2/本となり、最低位置要求精度は1.8mということになる。
In the present invention, the above-mentioned problem has been fundamentally solved by performing forest information management in units of individual trees. The method of managing trees individually is the optimal solution because the method based on latitude and longitude is a general-purpose standard and the information of measurement systems such as GPS can be used directly. However, all of the following issues must be solved in order to manage trees individually by latitude and longitude.
(1) A high-resolution image with high positional accuracy (latitude and longitude) and no distortion can be obtained.
(2) A means for accurately recognizing individual trees is established. There is a certain level of error in tree position measurement from images only, but it is possible to obtain a mobile measurement means with high position accuracy on the spot for practical purposes of an algorithm that reduces this error and for the purpose of eliminating the error. about.
(3) An algorithm that can accurately calculate the absolute position of a tree from an image with a practical amount of computation exists.
(4) There are a high-resolution image multispectral image and an algorithm that can specify a tree type corresponding to the absolute position of the tree from the image with a practical amount of computation.
The positional accuracy referred to in (1) to (4) is for the purpose of specifying trees individually, and is therefore at least half of the tree interval. Usually, 1600 trees are planted per ha, and thinning is carried out to make 400 trees per ha, resulting in 6.25 m2 / tree, and the minimum required position accuracy is 1.8 m.

本発明では、新手段により(1)〜(4)を全て実現し解決した。
第一に、画像として高分解能多バンドマルチスペクトル画像を用いた。画像全体の視差などの特性が一様であることから衛星画像を使用する。とくに緯度経度精度が高いこと、画像サイズが大きいのでオルソ画像の精度を広範囲に得られる利点がある。商業衛星画像で、パンクロ50cm、マルチスペクトル1.6mが得られる状態になったので、最低位置要求精度を全画面領域で満足できるようになった。また画像全体で画像特性が均一で、スペクトルバンド数が多いことは(4)(5)のアルゴリズムの高度化と最適化が可能となる。ここでは、入手の容易さで高分解能多バンドマルチスペクトル画像を用いたが、航空機搭載センサでもよい。
In the present invention, (1) to (4) are all realized and solved by the new means.
First, a high-resolution multiband multispectral image was used as the image. The satellite image is used because the characteristics such as parallax of the entire image are uniform. In particular, the latitude and longitude accuracy is high, and the image size is large, so that there are advantages that the accuracy of the ortho image can be obtained in a wide range. With commercial satellite images, panchromatic 50 cm and multispectrum 1.6 m can be obtained, so the minimum required position accuracy can be satisfied over the entire screen area. In addition, the fact that the image characteristics are uniform throughout the image and the number of spectral bands is large makes it possible to improve and optimize the algorithms (4) and (5). Here, a high-resolution multiband multispectral image is used for ease of acquisition, but an airborne sensor may be used.

第二に、(1)で位置精度の高い画像情報が得られた場合でも、画像だけで得られる従来方式の樹冠情報は精度が不足することが判明している。新方式で精度を向上するほか、現場で補足情報、修正情報を得る手段を用意する。この場合、(1)と同一位置精度以上で現場での情報収集を効率よく行なわなくてはならない。この目的でDGPSを用いて1m以下の精度で高速計測可能とし、移動端末を(1)(3)(4)の処理と連動して運用できるようにした。
第三に、画像より樹木の絶対位置を計出するために、第一の手段と第二の手段に加えて
画像のパンクロ情報(パンクロ画像)に対して情報量(エントロピー)を最大化させる局所的なヒストグラム平準化フィルタで全画像をスキャンして樹冠を強調したうえで撮影方向と日射方向を反映させた樹冠シェーディングモデルと相関演算をさせて樹冠検出し、画像内の画素座標より樹木位置を緯度経度で表現する。この方式は画像情報を樹冠認識の目的で最大限有効に使い、さらに従来の微分系の演算ではなく積分系の演算であるためノイズに強い特徴があり、識別能力が向上する。
Secondly, it has been found that even when image information with high positional accuracy is obtained in (1), the accuracy of the conventional tree crown information obtained only from the image is insufficient. In addition to improving accuracy with the new method, a means to obtain supplementary information and correction information on site will be prepared. In this case, it is necessary to efficiently collect information on site with the same positional accuracy as (1). For this purpose, high-speed measurement with an accuracy of 1 m or less is possible using DGPS, and the mobile terminal can be operated in conjunction with the processes (1), (3), and (4).
Third, in order to calculate the absolute position of the tree from the image, in addition to the first means and the second means, a local area that maximizes the amount of information (entropy) with respect to the panchromatic information (panchromatic image) of the image The entire image is scanned with a standard histogram leveling filter, the crown is emphasized, the crown is detected by correlating with the crown shading model that reflects the shooting direction and solar radiation direction, and the tree position is determined from the pixel coordinates in the image. Expressed in latitude and longitude. This method uses image information as effectively as possible for the purpose of canopy recognition. Further, since it is an integral system operation rather than a conventional differential system operation, it has a strong characteristic against noise and improves discrimination ability.

第四に、森林の樹木を個別に緯度経度による位置情報で識別管理できるようになると、林班図のような領域管理と本質的に異なり、「木は歩かないし、急には変わらない」性質を生かして個別の樹木に対する情報蓄積が可能となり、下記(1)(2)(3)の利点が発生する。
(1)緯度経度基準による時間的情報蓄積
樹冠から樹木位置を100%の確度で求めることは一般に困難で、特に広葉樹では困難さが高くなる。しかし、間伐直後は樹冠が開き、識別しやすくなるほか、広葉樹は季節的変化があるので、絶対位置で個別に樹木を管理すれば、経時的に情報を蓄積することが可能となり、情報品質が向上する。
Fourth, when it becomes possible to identify and manage forest trees individually using position information based on latitude and longitude, it is essentially different from area management such as a forest group chart, and “the tree does not walk, it does not change suddenly” It is possible to store information for individual trees by utilizing the above, and the following advantages (1), (2), and (3) occur.
(1) It is generally difficult to obtain the position of a tree with a 100% accuracy from a temporal information accumulation crown based on latitude and longitude, and the difficulty is particularly high in a broadleaf tree. However, immediately after thinning, the canopy opens, making it easier to identify, and broad-leaved trees have seasonal changes, so if you manage the trees individually in absolute positions, you can accumulate information over time, and the information quality improves.

(2)緯度経度基準による現場情報蓄積
森林のマクロな情報源として高分解能マルチスペクトル画像から画像処理技術により情報を抽出し、DGPSにより得たミクロな現場情報を緯度経度で管理し統合し蓄積することが出来る。
(3)個別認識による統計的経年変化把握
樹木の生長量を測定する場合、樹木の全数計測は事実上不可能であるため統計的な推定を行なう必要があるが、胸高直径をサンプリング計測する樹木は毎年同一である必要がある。統計処理を行なう場合、サンプルを絶対位置で特定できることにより統計量の精度が上がる
(2) On-site information storage based on latitude and longitude criteria As a macro information source of forests, information is extracted from high-resolution multispectral images by image processing technology, and micro-site information obtained by DGPS is managed and integrated by latitude and longitude. I can do it.
(3) Grasping of statistical secular change by individual recognition When measuring the growth amount of trees, it is impossible to measure the total number of trees, so it is necessary to make statistical estimations. Need to be the same every year. When performing statistical processing, the accuracy of the statistic is improved because the sample can be specified by the absolute position.

第五に、特許文献4 特願2012-239685号による方法を適用して、森林の高分解能マルチスペクトル画像を用いて樹種を緯度経度座標で高精度で特定し、樹冠情報と合わせて個別樹木の緯度経度情報を得るようにした。すなわち、従来行なわれていた「教師つきクラスタ分析」の以下(1)〜(4)の欠陥を解決するために新方式の「教師なしクラスタ分析」を導入した。
(1)教師つきクラスタ分析では、比較の基準となる樹種等の対象物のスペクトルをあらかじめ定める必要がある。対象物のサンプルを採集してスペクトル分布を事前に計測して基準スペクトル分布とする場合は、実画像と異なった環境で基準スペクトル分布を計測しているため、実画像との比較にノイズ成分が発生して識別能力が低下する。また、実画像の中から対象物の画像領域を複数点選択し、統計処理を行なって基準スペクトル分布とする場合には、対象画像の中から基準スペクトルを採取する過程で本来の対象物でないスペクトル分布を取り込むことが避けられず識別能力が低下する。
Fifth, applying the method of Patent Document 4 Japanese Patent Application No. 2012-239685, using a high-resolution multispectral image of the forest, the tree species is specified with latitude and longitude coordinates with high accuracy, and the individual tree is combined with the canopy information. Added latitude and longitude information. That is, in order to solve the following defects (1) to (4) of the conventional “supervised cluster analysis”, a new method “unsupervised cluster analysis” is introduced.
(1) In supervised cluster analysis, it is necessary to predetermine the spectrum of an object such as a tree species as a reference for comparison. When collecting a sample of an object and measuring the spectral distribution in advance to obtain a reference spectral distribution, the reference spectral distribution is measured in a different environment from the actual image. Occurs and the identification ability decreases. In addition, when selecting multiple image areas of an object from a real image and performing statistical processing to obtain a reference spectrum distribution, the spectrum that is not the original object in the process of collecting the reference spectrum from the object image Incorporating the distribution is unavoidable and the discrimination ability is reduced.

(2)複数の植生が混淆している森林ではスペクトル分布の混入が起こり識別能力が低下する。特に竹林が森林に侵入する場合には、既存の樹種に混在する形で侵入するので竹林を検出することが困難である。
(3)存在する樹種が限定されていない森林では、樹種基準スペクトルがないものがあるため、森林内の森林資源をくまなく把握出来ない。希少樹種や混淆林に多い山菜、きのこ採集などの多角的利用に使えない。
(4)高分解能衛星画像は、地上における画素サイズが小さくなり、対象物が均一でない状況が発生するので本来の基準スペクトルでない成分を混入させることによるノイズ成分が発生して識別能力が低下し、高分解能衛星画像の利点を生かしきれなくなる。
上記(1)〜(4)欠陥ないし課題に対して特許文献4 特願2012-239685号では下記(1)〜(3)の解決策を行なっていて、本発明の実施例でも適用している。
(1)画素のスペクトル特性の類似のものを対象画面の中から相互にグループ化していき、基準スペクトルを外部から与えることなしに自律的に取得し分類を行なう。これより、森林内の全ての樹種を分類でき、高分解能衛星の空間分解能とスペクトル分解能を最大限に生かし、スペクトルデータの混淆がない状態で地表の分類を行なうことができる。
(2)対象画像の全画素に対して、他の全画素との類似性を画素ベクトル間の内積演算で求めるためそのままでは膨大な計算量になるが、新たに計算法を開発してこの問題を解決した。
(3)対象画像の各画素間の相互の類似性でグループ化するので、各グループに対応する樹種を定めるっ必要があるが、対応樹種情報のない画素グループに対して実際の樹種を対応させるための可搬型属性データ特定装置を考案した。
(2) In a forest where a plurality of vegetation is mixed, the spectral distribution is mixed and the discrimination ability is lowered. In particular, when bamboo forests invade forests, it is difficult to detect bamboo forests because they invade in a mixed manner with existing tree species.
(3) In forests where the tree species that exist are not limited, there are those that do not have a tree species reference spectrum, so it is not possible to grasp all the forest resources in the forest. It cannot be used for diversified uses such as collecting rare plants, wild plants in chaos, and collecting mushrooms.
(4) In the high-resolution satellite image, the pixel size on the ground becomes small, and the situation in which the object is not uniform occurs. Therefore, a noise component is generated by mixing a component that is not the original reference spectrum, and the identification capability is reduced. The advantages of high-resolution satellite images cannot be fully utilized.
For the above (1) to (4) defects or problems, Patent Document 4 Japanese Patent Application No. 2012-239685 takes the following solutions (1) to (3), which are also applied to the embodiments of the present invention. .
(1) Those having similar pixel spectral characteristics are grouped together from the target screen, and the reference spectrum is autonomously acquired and classified without being given from the outside. As a result, all tree species in the forest can be classified, the spatial resolution and spectral resolution of the high-resolution satellite can be utilized to the maximum, and the ground surface can be classified in a state where spectral data is not mixed.
(2) For all the pixels of the target image, the similarity with all the other pixels is obtained by the inner product operation between the pixel vectors. Solved.
(3) Since grouping is based on mutual similarity between pixels of the target image, it is necessary to determine the tree species corresponding to each group, but the actual tree species is made to correspond to the pixel group for which there is no corresponding tree species information. A device for identifying portable attribute data was devised.

以上のように、本発明によれば、森林樹木を個別に管理できるので長伐期化、複相林、道端林業に対応できるだけでなく、森林情報構造を緯度経度により一元的に管理するので構造が単純化し保守性が容易となる。また、「木を見て森を見ず」という言葉があるように、マクロ(森林)情報とミクロ(立木)情報の間に認識手段のギャップが存在するのが森林の特徴であるが、この情報ギャップが無駄な行動、最適でない行動を招き、さらに情報の効率的蓄積を妨げ、労働生産性を低下させている。最新の情報技術により積極的にこのギャップを埋めることができた。   As described above, according to the present invention, forest trees can be managed individually, so that not only can cope with long cutting periods, multi-phase forests, roadside forestry, but also the forest information structure is managed centrally by latitude and longitude. This simplifies and makes maintainability easier. In addition, as there is the word “not seeing the forest by looking at the trees”, the feature of forests is that there is a recognition means gap between macro (forest) information and micro (standing trees) information. Information gaps lead to wasteful and non-optimal actions, further hindering efficient accumulation of information and reducing labor productivity. The latest information technology has been able to actively close this gap.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明を行なう。なお、本発明は以下の説明に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々に変形を加えて実施することが可能である。
図1は本発明の森林情報管理装置の全体構成を示す図であり、森林情報管理装置固定部 100と可搬型属性データ特定装置 110より構成される。森林情報管理装置固定部 100は本特許出願時点で市販の高性能パソコンであればよく、演算装置A 101,マルチスペクトル画像データ装置 102, 属性グループデータ装置 103, 森林情報DB装置 104、施業情報データ装置
109、DEMデータ装置 126、森林経営情報装置 127、データインタフェース装置A 105を含み、オペレータ 106がモニタ、キーボード、マウスを介して操作する。マルチスペクトル画像データ装置 102、属性グループデータ装置 103、森林情報DB装置 104、および施業情報データ装置 109、DEMデータ装置 126、森林経営情報装置 127は通常のHDDなどの記憶装置で構成できる。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following description, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a forest information management apparatus according to the present invention, which includes a forest information management apparatus fixing unit 100 and a portable attribute data specifying apparatus 110. The forest information management device fixing unit 100 may be a commercially available high-performance personal computer at the time of the filing of this patent application. The arithmetic device A 101, the multispectral image data device 102, the attribute group data device 103, the forest information DB device 104, and the operation information data apparatus
109, DEM data device 126, forest management information device 127, and data interface device A 105, and operator 106 operates through a monitor, keyboard, and mouse. The multispectral image data device 102, the attribute group data device 103, the forest information DB device 104, the operation information data device 109, the DEM data device 126, and the forest management information device 127 can be configured by a storage device such as a normal HDD.

マルチスペクトル画像は縦横の2次元の座標に対応した画素よりなり、各画素はマルチスペクトル数に対応した多次元ベクトル配列となる。各画素に対応して当該画素が属する画素グループは図19のマルチスペクトル画像画素/画素グループ対応テ−ブル 233で割り当てられる。マルチスペクトル画像とマルチスペクトル画像画素/画素グループ対応テ−ブル 233はマルチスペクトル画像データ装置 102に格納される。
マルチスペクトル画像の各画素グループに対して、その属性を規定する属性コードが画素グループ/属性対応テ−ブル 234により割り当てられる。森林の場合、属性コードは樹種コードである。画素グループは複数あり、各画素グループ毎に1つの属性コードが割り当てられる。複数の画素グループに同一の属性コードが割り当てられることもある。
マルチスペクトル画像データ装置 102、属性グループデータ装置 103、および森林情報DB装置 104、の内容はデータインタフェース装置A 105を介して、可搬型属性データ特定装置 110とイクスポートおよびインポートされる。演算の開始時点では、マルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブル 233と画素グループ/属性対応テ−ブル 234のデータの割り当ては行なわれていない。施業情報データ装置
109は、施業情報 120、災害情報 121を格納し間伐、伐採、植林を含む樹木の位置情報の変更を人為的に行った情報と、山崩れなどにより樹木位置が変更された情報を記憶する。
A multispectral image is composed of pixels corresponding to vertical and horizontal two-dimensional coordinates, and each pixel is a multidimensional vector array corresponding to the number of multispectrals. The pixel group to which the pixel belongs corresponding to each pixel is assigned in the multi-spectral image pixel / pixel group correspondence table 233 in FIG. The multispectral image and multispectral image pixel / pixel group correspondence table 233 is stored in the multispectral image data device 102.
An attribute code that defines the attribute is assigned to each pixel group of the multispectral image by the pixel group / attribute correspondence table 234. In the case of forest, the attribute code is a tree species code. There are a plurality of pixel groups, and one attribute code is assigned to each pixel group. The same attribute code may be assigned to a plurality of pixel groups.
The contents of the multispectral image data device 102, the attribute group data device 103, and the forest information DB device 104 are exported to and imported from the portable attribute data specifying device 110 via the data interface device A 105. At the start of the calculation, data allocation of the multispectral image pixel / pixel group correspondence table 233 and the pixel group / attribute correspondence table 234 is not performed. Operation information data device
109 stores operation information 120 and disaster information 121, and stores information obtained by artificially changing the position information of trees including thinning, logging, and afforestation, and information in which the position of the trees has been changed due to landslides.

森林情報管理装置固定部 100のデータインタフェース装置A 105からデータインタフェース装置B 115を介して可搬型属性データ特定装置 110が受け取ったデータはマルチスペクトル画像データ装置 112、属性グループデータ装置 113、および森林情報DB装置 114に格納される。データインタフェース装置A 105, データインタフェース装置B 115はUSBメモリで構成することが出来る。DGPS 116は精密位置標定用のDifferential GPS装置であり、1m以下の位置精度で標定が可能であり、公然実施されている。DGPS 116、およびレーザー測距計 118以外の可搬型属性データ特定装置 110 の構成部分はタブレットPCとして公然実施されている。可搬型属性データ特定装置 110は現場で実測により属性データが未定のマルチスペクトル画像の画素グループに属性データを割り当てる機能と、DGPS 116、方位センサ 119、およびレーザー測距計 118の計測値を用いてレーザー測距計 118の樹木を含む照射先の位置を緯度経度で計測する機能がある。 Data received by the portable attribute data identification device 110 from the data interface device A 105 of the forest information management device fixing unit 100 via the data interface device B 115 is the multispectral image data device 112, the attribute group data device 113, and the forest information Stored in DB device 114. The data interface device A 105 and the data interface device B 115 can be configured by a USB memory. The DGPS 116 is a differential GPS device for precise positioning, and can be positioned with a position accuracy of 1 m or less and is publicly implemented. The components of the portable attribute data identification device 110 other than the DGPS 116 and the laser range finder 118 are publicly implemented as a tablet PC. The portable attribute data identification device 110 uses a function for assigning attribute data to a pixel group of a multispectral image whose attribute data is undetermined by actual measurement in the field, and measured values of the DGPS 116, the direction sensor 119, and the laser rangefinder 118. There is a function to measure the position of the irradiation destination including the tree of the laser rangefinder 118 in latitude and longitude.

本発明になる森林情報管理装置の全体の情報のフローを図5に示し、処理の全体構成を図6に示す。以下の説明は、この両図を階層的により詳細に説明していくかたちで行なわれる。図5において、多バンドマルチスペクトル高分解能衛星画像を含む新規画像107が森林情報管理装置固定部 100に読み込まれ、処理ブロック001 130で基準GCP 108を用いて公然実施の技術によりオルソ化される。オルソ化された画像のうちマルチスペクトル画像はマルチスペクトル画像領域分類処理 138の処理ブロック010 140のクラスタ分析(図5および図6)により緯度経度に対応した樹種が求められる。樹種が不明のものについては、マルチスペクトル画像画素/画素グループ対応テ−ブル 233、画素グループ/属性対応テ−ブル 234、樹木情報DB
136、
マルチスペクトル画像を可搬型属性データ特定装置
110にデータインタフェース装置A 105を介して転送し、不明の樹種を確定する。樹木情報DB 136の内容は図7に示す項目を含むものである。樹木ごとに緯度経度で識別され、対応する情報が格納される。さらにファイルリンク情報を介して樹木単位で文字情報ファイル 166、画像情報ファイル 167、音声情報ファイル 168、動画音声情報ファイル 169へリンクすることが出来る。
FIG. 5 shows the overall information flow of the forest information management apparatus according to the present invention, and FIG. 6 shows the overall configuration of the processing. The following description will be given in a manner that will explain both figures hierarchically in more detail. In FIG. 5, a new image 107 including a multi-band multispectral high resolution satellite image is read into the forest information management device fixing unit 100 and is orthorectified by a publicly implemented technique using the reference GCP 108 at processing block 001 130. Among the orthorectified images, the multispectral image is obtained by the cluster analysis (FIGS. 5 and 6) of the processing block 010 140 of the multispectral image region classification process 138 and the tree species corresponding to the latitude and longitude. For those whose tree species are unknown, multi-spectral image pixel / pixel group correspondence table 233, pixel group / attribute correspondence table 234, tree information DB
136,
Multi-spectral image portable attribute data identification device
110 is transferred via the data interface device A 105 to determine the unknown tree species. The contents of the tree information DB 136 include the items shown in FIG. Each tree is identified by latitude and longitude, and corresponding information is stored. Furthermore, it is possible to link to the character information file 166, the image information file 167, the audio information file 168, and the moving image audio information file 169 in units of trees via the file link information.

処理ブロック001 130でオルソ化された画像のうちパンクロ画像139は処理ブロック011 141でヒストグラム平準化処理が行なわれ、樹冠を抽出しやすいように明暗レベル調整を行なう。処理ブロック012 142では、新規画像 107に付随する撮影条件 135により、処理ブロック012 142において樹木Shading Model生成処理が行なわれる。樹木Shading Modelは回転楕円体で樹木をモデル化して日射角と視角と回転楕円体パラメータにより樹木の見かけの陰影パターンを計算する。処理ブロック011 141でヒストグラム平準化されたパンクロ画像139に対して処理ブロック012 142で生成された樹木Shading Modelから処理ブロック013 143で樹木位置計出をおこない、樹木位置を緯度経度で求める。ここで計出した樹木位置には、樹冠認識の誤りによる誤差がありうるので、可搬型属性データ特定装置
110により修正機能を持たせる。
図5において可搬型属性データ特定装置
110以外の部分は全て森林情報管理装置固定部 100で処理される。
Among the images orthorectified in the processing block 001 130, the panchromatic image 139 is subjected to histogram leveling processing in the processing block 0111 141, and the light / dark level adjustment is performed so that the tree crown can be easily extracted. In processing block 012 142, tree shading model generation processing is performed in processing block 012 142 according to the imaging condition 135 associated with the new image 107. Tree Shading Model models a tree with a spheroid and calculates the apparent shadow pattern of the tree based on the solar radiation angle, viewing angle, and spheroid parameters. A tree position is calculated in a processing block 013 143 from the tree Shading Model generated in the processing block 012 142 for the panchromatic image 139 whose histogram is leveled in the processing block 011 141, and a tree position is obtained by latitude and longitude. Since the tree position calculated here may have an error due to an error in crown recognition, the portable attribute data specifying device
110 gives a correction function.
In FIG. 5, a portable attribute data identification device
All parts other than 110 are processed by the forest information management device fixing unit 100.

図8は処理ブロック010 140クラスタ分析処理の原理を示す図である。(1)自然色クラスタ分析はRGB3原色による画素ベクトルにより属性Aと属性Bを識別することであり、(2)8バンドマルチスペクトルクラスタ分析はRGB3原色の替わり、8バンドの画素ベクトルにより識別を行なう。方法としては、ノルムを正規化した属性Aの画素ベクトルおよび属性Bの画素ベクトルと認識対象の画素ベクトルの内積を求めて1.0との偏差が閾値以内であるとき、認識対象画素ベクトルが属性Aまたは属性Bであると識別する。8バンドのスペクトルデータの替わりに異なったスペクトルバンド数を用いることも出来る。図8(3)は12バンドマルチスペクトルクラスタ分析の概念図である。一般的に画素ベクトルを構成するベクトル間に線形独立性が強ければ、ベクトルの次元が多いほど情報量が増え識別能力は高くなる。 FIG. 8 is a diagram showing the principle of processing block 010 140 cluster analysis processing. (1) Natural color cluster analysis is to identify attribute A and attribute B by a pixel vector based on RGB three primary colors, and (2) 8-band multi-spectral cluster analysis is identified by an 8-band pixel vector instead of RGB three primary colors. . As a method, when the inner product of the pixel vector of the attribute A and the pixel vector of the attribute B normalized with the norm and the pixel vector of the recognition target is obtained and the deviation from 1.0 is within the threshold, the recognition target pixel vector is the attribute A or Identify as attribute B. A different number of spectral bands can be used in place of the 8-band spectral data. FIG. 8 (3) is a conceptual diagram of 12-band multispectral cluster analysis. Generally, if linear independence is strong between vectors constituting a pixel vector, the amount of information increases and the discrimination ability increases as the vector dimension increases.

スペクトル帯域の重複が少ないマルチスペクトルバンドによる画素ベクトルの各要素間は線形独立性が高い。(正確には、相互相関係数を求めて判断する必要があり、対照物質により異なるが、スペクトル帯域の重複がないとき最も線形独立性が高くなる。)線形独立性が高い画素ベクトルの要素間の非線形演算により求められたたベクトル要素は元となる画素ベクトルに対して線形独立性を持ちうる。下記(1)から(9)の指標は元となる実測による画素ベクトルに対して追加して線形独立性を持ちうるので、基となる画素ベクトルに追加して次元を増やすことにより識別能力を向上させることが出来る。以下の式で、NIR:近赤外,R:赤,MIR:中間赤外,SWIR:短波長赤外で、たとえば、a=0.96916,b=0.084726,L=0.5.である。 Linear independence is high between each element of a pixel vector by a multispectral band with little overlap of spectral bands. (To be precise, it is necessary to determine the cross-correlation coefficient, and it depends on the reference substance. However, the linear independence is the highest when there is no overlap of the spectrum band.) Between the elements of the pixel vector with high linear independence The vector element obtained by the non-linear operation can have linear independence with respect to the original pixel vector. The following indicators (1) to (9) can be added to the original measured pixel vector to have linear independence. Therefore, adding to the base pixel vector to increase the dimension improves the discrimination ability. It can be made. In the following formula, NIR: near infrared, R: red, MIR: mid-infrared, SWIR: short wavelength infrared, for example, a = 0.96916, b = 0.084726, L = 0.5. It is.

(1)Ratio Vegetation Index(RVI) すなわち、RVI=NIR/R
(2)Normalized Difference Vegetation Index(NDVI) すなわち、NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)
(3)Normalized Difference Wetness Index(NDWI) すなわち、NDWI=(SWIR-MIR)/(SWIR+MIR)
(4)Green Vegetation Index(GVI) すなわち、GVI=(NIR+SWIR)/(R+MIR)
(5)Perpendicular VI(PVI) すなわち、PVI=(NIR-aR-b)/(1+a^2)^(1/2)
(6)Weighted difference VI(WDVI)
すなわち、WDVI=NIR-NIR(soil)/R(soil)*R、
NIR(soil)=aR(soil)+b
(7)Soil Adjusted VI(SAVI) すなわち、SAVI=(1+L)(NIR-R)/(NIR+R+L)
(8)Soil Adjusted Ratio VI(SARVI) すなわち、SARVI=NIR/(R+b/a)
(9)Transformed Soil Adjusted VI(TSAVI)
すなわち、TSAVI=a*(NIR-a*R-b)/(R+a*NIR-a*b)
(1) Ratio Vegetation Index (RVI) That is, RVI = NIR / R
(2) Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) That is, NDVI = (NIR-R) / (NIR + R)
(3) Normalized Difference Wetness Index (NDWI) That is, NDWI = (SWIR-MIR) / (SWIR + MIR)
(4) Green Vegetation Index (GVI) That is, GVI = (NIR + SWIR) / (R + MIR)
(5) Perpendicular VI (PVI) That is, PVI = (NIR-aR-b) / (1 + a ^ 2) ^ (1/2)
(6) Weighted difference VI (WDVI)
That is, WDVI = NIR-NIR (soil) / R (soil) * R,
NIR (soil) = aR (soil) + b
(7) Soil Adjusted VI (SAVI) That is, SAVI = (1 + L) (NIR-R) / (NIR + R + L)
(8) Soil Adjusted Ratio VI (SARVI) That is, SARVI = NIR / (R + b / a)
(9) Transformed Soil Adjusted VI (TSAVI)
TSAVI = a * (NIR-a * Rb) / (R + a * NIR-a * b)

処理ブロック010 140クラスタ分析処理では、対象画像の画素間の相関演算を行なって相関の高いもの同士をグループ化していくが、この演算には膨大な演算を要する。一辺10,000画素の10,000画素 X
10,000画素の12次元ベクトルの画素ベクトルの場合、10,000
X 10,000 X 10,000 X 10,000 /2 組の相関演算が必要で、画素ベクトルが12次元であり、1組の画素間相関演算に100FLOPS必要で、演算装置が100GFLOPSであるとすると、とすると相関演算だけで58日を要し、現実的ではない。
Processing block 010 140 In the cluster analysis process, correlation operations between pixels of the target image are performed to group together those having high correlation, but this calculation requires enormous operations. 10,000 pixels on a side of 10,000 pixels X
10,000 for a 12-dimensional vector pixel vector of 10,000 pixels
X 10,000 X 10,000 X 10,000 / 2 sets of correlation calculations are required, the pixel vector is 12-dimensional, 100FLOPS is required for one set of pixel correlation calculations, and the calculation device is 100GFLOPS. It takes 58 days and is not realistic.

この問題を解決する方法を図9の処理ブロック010 140クラスタ分析処理の相関演算領域設定方法で示す。以下、対象が森林である場合を例に取り説明するが、森林以外を対象としても同様に行なえる。まず、マルチスペクトル画像 150から森林領域 151をNormalized
Difference Vegetation Index(NDVI)、Normalized
Difference Wetness Index(NDWI)を含むスペクトル演算により抽出する。次に、森林領域 151から 画素間の相関演算を行なう領域を対象領域 1 152〜対象領域
i 157〜対象領域 n 158として選択する。この目的は、画素間の相関演算の量を削減しつつ、森林領域 151の属性データに対応する画素ベクトルを収集することである。したがって、対象領域を複数n個、森林領域 151の属性(森林の場合樹種)を代表すると目視で判断する部分に設定する。
A method for solving this problem is shown in the correlation calculation area setting method of the processing block 010 140 cluster analysis processing of FIG. Hereinafter, a case where the target is a forest will be described as an example, but the same applies to a target other than a forest. First, Normalized forest area 151 from multispectral image 150
Difference Vegetation Index (NDVI), Normalized
Extracted by spectral calculation including Difference Wetness Index (NDWI). Next, from the forest region 151, regions for which correlation calculation between pixels is performed are selected as a target region 1 152 to a target region i 157 to a target region n 158. The purpose is to collect pixel vectors corresponding to the attribute data of the forest region 151 while reducing the amount of correlation calculation between the pixels. Therefore, the target region is set to a portion that is visually determined to represent a plurality of target regions and the attributes of the forest region 151 (tree species in the case of forest).

森林領域 151内の対象領域 i 157を例として以下、図10の「マルチスペクトル画像領域分類処理138の画素間相関演算の方法」で説明する。画素ベクトル間の相関演算は対象領域
iの範囲で行い、対象領域 iに対する属性データを求めてから、同様に他の各対象領域 に対してもそれぞれの属性データを求めた後、全ての対象領域の属性データを統合する方法を採る。対象領域
iは一辺をたとえば100X100画素に設定すれば、画素間の相関演算数は500,000組に減少する。図10(1)は、対象領域
iを構成する全画素間の相関演算を行い、最も相関の高い画素の組み合わせを選択してRank i=0の組み合わせとして抽出する。
The target region i 157 in the forest region 151 will be described below as an example in “Method of calculating inter-pixel correlation in multispectral image region classification processing 138” in FIG. The correlation calculation between the pixel vectors is performed in the range of the target area i. After obtaining the attribute data for the target area i, the attribute data for the other target areas is obtained in the same manner, and then all the target areas are obtained. The method of integrating the attribute data of If one side of the target area i is set to 100 × 100 pixels, for example, the number of correlation operations between pixels is reduced to 500,000 sets. In FIG. 10A, correlation calculation is performed between all the pixels constituting the target area i, and a combination of pixels having the highest correlation is selected and extracted as a combination of Rank i = 0.

次に図10(2)でRank i=0の組み合わせ画素に対して対象領域
iを構成するそれ以外の全画素との相関演算を行い、相関が一定の閾値より高い(たとえば内積0.9995以上) 画素をRank i=0の画素に対するRank i=1の画素として接続しグループ化する。さらに、図10(3)でRank i=1組み合わせ画素に対して対象領域 iを構成するそれ以外の全画素との相関演算を行い、相関が一定の閾値より高い(たとえば内積0.9995以上) 画素をRank i=1の画素に対するRank i=2の画素として接続しグループ化する。図10(3)では同様にRank i=3のグループ化を行なう。この操作をあらかじめ決められた(たとえば4〜5回)繰り返して図10(1)で選定された画素からスタートしたグループ化を終了する。
Next, in FIG. 10 (2), the correlation calculation is performed on all the other pixels constituting the target area i for the combination pixel with Rank i = 0, and the correlation is higher than a certain threshold (for example, the inner product is 0.9995 or more) Are connected and grouped as Rank i = 1 pixels with respect to Rank i = 0 pixels. Further, in FIG. 10 (3), the Rank i = 1 combined pixel is subjected to correlation calculation with all other pixels constituting the target area i, and the correlation is higher than a certain threshold (for example, the inner product of 0.9995 or more). Connect and group as Rank i = 2 pixels for Rank i = 1 pixels. In FIG. 10 (3), Rank i = 3 is similarly grouped. This operation is repeated in advance (for example, 4 to 5 times), and the grouping started from the pixel selected in FIG.

前節で述べた操作を、対象領域 iの画素で前節でグループされずに残った画素に対して適用して、前節とは別の画素グループを生成する。この操作を繰り返して、対象領域
iの画素からM個のグループを生成する。図11はマルチスペクトル画像内の対象領域ごとの画素グループを統合する処理の概念を示した図である。図11(1) 対象領域1から図11(M) 対象領域Mに示すように各対象領域に画素グループが生成される。図10で示した方法は、各対象領域内の画素グループ、各対象領域間の画素グループの独立性を保障するものではなく、同一の属性をもつ画素が異なったグループにグループ化されているので、各画素グループ間の類似性を各画素グループを代表する画素ベクトル(たとえばグループ内の画素を平均化し正規化して求めることが出来る。これを代表ベクトルと称する)間の内積が一定の閾値(たとえば内積0.9995)以上であったとき同一の属性に対応すると判断してグループ間の統合を行い、図11に示す統合対象領域に対する統合画素グループjを得ることが出来る。各統合画素グループを代表する画素ベクトル(代表ベクトル)は、マルチスペクトル画像の領域分類の基準となる各属性に対応することになる。
The operation described in the previous section is applied to the remaining pixels of the target region i that are not grouped in the previous section, and a pixel group different from the previous section is generated. This operation is repeated to generate M groups from the pixels in the target area i. FIG. 11 is a diagram illustrating a concept of processing for integrating pixel groups for each target region in a multispectral image. A pixel group is generated in each target area from the target area 1 to the target area M in FIG. The method shown in FIG. 10 does not guarantee the independence of the pixel groups in each target region and the pixel groups between the target regions, and pixels having the same attribute are grouped into different groups. The similarity between pixel groups can be obtained by averaging pixel vectors representing each pixel group (for example, averaging and normalizing the pixels in the group; this is referred to as a representative vector). When it is equal to or larger than the inner product (0.9995), it is determined that it corresponds to the same attribute, integration between groups is performed, and an integrated pixel group j for the integration target region shown in FIG. 11 can be obtained. A pixel vector representing each integrated pixel group (representative vector) corresponds to each attribute serving as a reference for region classification of the multispectral image.

マルチスペクトル画像領域分類処理138の全体構造を図12に示す。森林情報管理装置固定部100において処理ブロック020 160の処理を行なう。これは森林情報管理装置固定部における前処理であり、入力されたマルチスペクトル画像に対して図11までに述べた各統合画素グループに対する代表画素ベクトルを生成する処理である。この段階では、入力されたマルチスペクトル画像のほとんどの画素の画素ベクトルが統合画素グループに分類されているが、各統合画素グループが樹種などのどの属性に対応するかは定まっていない。事前に知れている情報(たとえば、この地域にはXXと言う樹種が生えていると言う先験的情報)で各統合画素グループと樹種などの属性対応が定まっているものはその対応関係によりマルチスペクトル画像の領域分類を行なう(この機能は可搬型属性データ特定装置 110 にもあるので後述する)。統合画素グループと樹種などの属性対応が定まっていないものを定めるのが処理ブロック021 161であり、可搬型属性データ特定装置
110を用いて現場で目視確認により統合画素グループと樹種などの属性対応が未定のものを確定する。処理ブロック022 162では、処理ブロック021 161で対応づけた統合画素グループと樹種などの属性対応を反映させて森林情報管理装置固定部 100でマルチスペクトル画像領域分類処理138を完成させる。
The overall structure of the multispectral image region classification process 138 is shown in FIG. The processing of the processing block 020 160 is performed in the forest information management apparatus fixing unit 100. This is pre-processing in the forest information management apparatus fixing unit, and is processing for generating representative pixel vectors for each integrated pixel group described up to FIG. 11 for the input multispectral image. At this stage, pixel vectors of most pixels of the input multispectral image are classified into integrated pixel groups, but it is not determined which attribute such as a tree species corresponds to each integrated pixel group. Information that is known in advance (for example, a priori information that a tree species called XX grows in this area) and has a corresponding attribute relationship such as each integrated pixel group and tree species is multi- The region classification of the spectrum image is performed (this function is also provided in the portable attribute data specifying device 110 and will be described later). Processing block 021 161 defines the integrated pixel group and tree species that do not have a corresponding attribute, such as a portable attribute data identification device.
Using 110, the integrated pixel group and the attribute correspondence such as tree species are determined by visual confirmation on site. In the processing block 022 162, the forest information management apparatus fixing unit 100 completes the multispectral image region classification processing 138 by reflecting the attribute correspondence such as the integrated pixel group and the tree species associated in the processing block 021 161.

以下、図12の処理ブロック020 160, 処理ブロック021 161, 処理ブロック022 162、処理ブロック023 163の各々について図13以降を用いて実施例を詳説する。
図12処理ブロック020 の内容を図13に示す。処理ブロック030 170で対象画像からクラスタ分析を行なう対象領域を演算量削減の目的で限定する。森林の樹種分類であれば新領域のみを抽出する。図14に詳細を記す。処理ブロック040 180で陸水域除外処理をおこなう。公然実施されているNormalized
Difference Water Indexを用いて閾値との大小で判定できる。処理ブロック041 181ではクロロフィル活動指標であるNDVIが閾値以下の領域を除外して植物領域以外を除外する。処理ブロック042 182では裸地領域を同様に閾値との大小で判定除外する。公然実施されているSoil
Adjusted Ratio VI(SARVI)含む土壌インデックスを用いることが出来る。処理ブロック040〜処理ブロック042 180〜182 の処理は順不同であり、必要に応じてその他の処理を追加してよい。
Hereinafter, the processing block 020 160, the processing block 021 161, the processing block 022 162, and the processing block 023 163 of FIG. 12 will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 13 shows the contents of the processing block 020 in FIG. In processing block 030 170, the target area for performing cluster analysis from the target image is limited for the purpose of reducing the amount of calculation. For forest tree species classification, only new areas are extracted. Details are shown in FIG. Processing block 040 180 performs land water area exclusion processing. Publicized Normalized
The difference water index can be used to determine the threshold value. Processing block 041 181 excludes areas other than plant areas by excluding areas where the chlorophyll activity index NDVI is below the threshold. In processing block 042 182, the bare ground region is similarly excluded from the determination based on the magnitude of the threshold value. Publicly implemented Soil
Soil index including Adjusted Ratio VI (SARVI) can be used. Processing of the processing block 040 to processing block 042 180 to 182 is out of order, and other processing may be added as necessary.

処理ブロック043 183ではクラスタ分析を行なう領域からさらに画素間の相関演算を行なう複数の対象領域を設定する。図の説明で記載した処理であり、マルチスペクトル画像 150からクラスタ分析を行なう領域(図9の場合、森林領域 151)を選択した後、さらに複数の対象領域
1〜対象領域 i〜対象領域 nを設定する処理である。各対象領域の対角線上の座標をモニタ上でマウスを操作しながら入力するなど公然実施されている方法で領域指定することが出来る。
処理ブロック031 171では、クラスタ分析を行なう対象領域の画素ベクトルを生成し、正規化する。画素ベクトルはマルチスペクトルセンサによる実測スペクトルバンド(以下、実測画素ベクトルとよぶ)に加えて、実測スペクトル間の非線形演算による演算結果を追加のバンドとしてベクトル要素として必要に応じて追加することが出来、新たに画素ベクトルとして再定義する。(以下、拡張画素ベクトルまたは単に画素ベクトルとよぶ。)画素ベクトルはスペクトル分析の目的では明暗情報は有害であるので、正規化処理を行い、スペクトル分布情報のみとする。
In processing block 043 183, a plurality of target areas for performing correlation calculation between pixels are set from the area for performing cluster analysis. The processing described in the explanation of the figure, and after selecting a region (forest region 151 in the case of FIG. 9) where cluster analysis is performed from the multispectral image 150, a plurality of target regions 1 to target regions i to target regions n are further selected. It is a process to set. The area can be specified by a publicly practiced method such as inputting the coordinates on the diagonal line of each target area while operating the mouse on the monitor.
In processing block 031 171, a pixel vector of a target region for cluster analysis is generated and normalized. In addition to the measured spectrum band by the multispectral sensor (hereinafter referred to as the measured pixel vector), the pixel vector can be added as a vector element with the result of nonlinear calculation between the measured spectra as an additional band, if necessary. A new pixel vector is redefined. (Hereinafter, the pixel vector is referred to as an extended pixel vector or simply a pixel vector.) Since the light and dark information is harmful for the purpose of spectrum analysis, the pixel vector is normalized so that only the spectral distribution information is obtained.

処理ブロック032 172では、対象画像中のクラスタ分析を行なう対象領域を画素ベクトルの類似性で画素グループに分類する。処理ブロック032 172の内容をさらに図を用いて説明する。処理ブロック050 190は図9でN個に分割設定した代表領域について順次処理することを示す。処理ブロック051 191は選択された代表領域について、代表領域を構成する全画素ベクトルにつき類似であると判定された組み合わせを列挙し抽出する処理であり、さらにその内容を図1で詳説する。 At processing block 032 172, the target area for cluster analysis in the target image is classified into pixel groups based on the similarity of pixel vectors. The contents of the processing block 032 172 will be further described with reference to the drawings. A processing block 050 190 indicates that the representative areas divided into N pieces in FIG. 9 are sequentially processed. Processing block 051 191 is processing for enumerating and extracting combinations determined to be similar for all pixel vectors constituting the representative region for the selected representative region, and the contents will be described in detail with reference to FIG.

処理ブロック060 200は選択された代表領域を構成する全画素間の画素ベクトルの内積の全ての組み合わせを計算する。画素間の類似性を判断するために、全画素ベクトル相互間の類似性を内積として把握する。処理ブロック061 201は選択された代表領域を構成する全画素間相互の画素ベクトルの内積の分布(ヒストグラム)を計算する。次に、処理ブロック062 202では上記分布(ヒストグラム)から画素ベクトルが類似であると判断する内積の閾値を求める。閾値の基準として、1つの方法は内積の1.0からの偏差(内積偏差と称す)の標準偏差を求め、0.0から標準偏差までの間で、標準偏差を中心として3σの画素数が入る範囲を画素が類似でないと判断する方法であり、別の方法として、内積偏差の0.0は画素ベクトルが一致することを意味するので、内積偏差の0.0から出発して内積偏差の増加方向にヒストグラムを見ていったときヒストグラムの変曲点を生じる内積偏差を閾値とする方法もある。処理ブロック063 203は選択された代表領域を構成する全画素ベクトルにつき処理ブロック062 202の閾値で類似であると判定された組み合わせを全て列挙し抽出する。 Processing block 060 200 calculates all combinations of inner products of pixel vectors among all the pixels that make up the selected representative region. In order to determine the similarity between pixels, the similarity between all pixel vectors is grasped as an inner product. The processing block 061 201 calculates the inner product distribution (histogram) of the pixel vectors among all the pixels constituting the selected representative region. Next, in processing block 062 202, a threshold value of an inner product for determining that the pixel vectors are similar from the above distribution (histogram) is obtained. As a threshold standard, one method calculates the standard deviation of the inner product from 1.0 (referred to as inner product deviation), and the range from 0.0 to the standard deviation contains the number of 3σ pixels centered on the standard deviation. As an alternative, 0.0 means an inner product deviation means that the pixel vectors match.Therefore, starting from the inner product deviation 0.0, the histogram is viewed in the increasing direction of the inner product deviation. There is also a method in which the inner product deviation that causes the inflection point of the histogram is used as a threshold value. The processing block 063 203 enumerates and extracts all the combinations determined to be similar with the threshold value of the processing block 062 202 for all the pixel vectors constituting the selected representative region.

図15に戻って、処理ブロック052 192は選択された代表領域について類似であると判定された全ての画素ベクトル組み合わせをグループ化する。処理ブロック051 191の処理は類似の2画素の組み合わせのみを抽出しているので、これを相互に連結して画素グループとしてまとめることを行なう。詳細は図17に記述する。図10の説明で概念は説明したが、以下に具体的手順を述べる。 Returning to FIG. 15, processing block 052 192 groups all pixel vector combinations determined to be similar for the selected representative region. Since the processing of the processing block 051 191 extracts only a combination of two similar pixels, these are connected to each other to be combined into a pixel group. Details are described in FIG. Although the concept has been described with reference to FIG. 10, a specific procedure will be described below.

処理ブロック070 210は選択された代表領域につき(処理ブロック063 203で)類似であると判定された全画素ベクトルのM個の画素ペア(組合せ)について順次処理する。処理ブロック071 211では類似であると判定された全画素ベクトルから最初の孤立画素ペアを取り出す。ここでいう孤立画素ペアとは、2つの画素間のみで類似であるとされている画素を言う(図10(1))。次に処理ブロック072
212で取り出した最初の孤立画素ペアを接続Rank i=0とする。接続Rankとは類似画素のグループ化のレベルを示すもので、図10(1)のように2画素間のみで関係づけられているものをRank i=0という。これに対して、図10(1)の2画素のそれぞれ類似であると判断された画素をグループ化して図10(2)のようにRank i=1として接続する。この処理は処理ブロック075 215で選択された後続の全ての未接続の画素ペアのうち接続Rank i画素ペアに対して接続Rank i+1画素ペアとして接続できるものがなくなるまで実施する。(接続された画素は孤立画素ペアでなくなる) 接続Rank i+1画素ペアとして接続できるものがなくなると、処理ブロック076 216で接続Rank i を+1して次のRankの接続を行なう。このように、以下、 図10(3)さらに図10(4)のように繰り返し接続してグループ化するが、接続のRank数が増えるとRank i=0の画素との類似性が下がってくるので、処理ブロック076 216で接続Rank数に上限k(経験的に葉は5程度が適当である)をおいて、処理ブロック073〜76の処理を打ち切って、処理ブロック071 211に戻って、グループ化され残った画素ペアに対して処理ブロック071〜76の処理を異なる画素グループの生成操作として実施する。このようにしてM個の全ての画素ペアに対してグループ化できるものがなくなるまで繰り返す。
Processing block 070 210 sequentially processes the M pixel pairs (combinations) of all pixel vectors determined to be similar (in processing block 063 203) for the selected representative region. In processing block 071 211, the first isolated pixel pair is extracted from all the pixel vectors determined to be similar. The isolated pixel pair here refers to a pixel that is similar only between two pixels (FIG. 10 (1)). Next, processing block 072
The first isolated pixel pair extracted in 212 is connected Rank i = 0. The connection Rank indicates the level of grouping of similar pixels, and what is related only between two pixels as shown in FIG. 10A is called Rank i = 0. On the other hand, pixels determined to be similar to the two pixels in FIG. 10A are grouped and connected as Rank i = 1 as shown in FIG. This processing is performed until there is no connection rank i + 1 pixel pair that can be connected to the connection Rank i pixel pair among all the subsequent unconnected pixel pairs selected in the processing block 075 215. (The connected pixel is no longer an isolated pixel pair) When there is no more connection Rank i + 1 pixel pair that can be connected, the processing Rank 076 216 adds +1 to the connection Rank i and connects the next Rank. As described above, the connection is repeatedly performed and grouped as shown in FIG. 10 (3) and FIG. 10 (4), but the similarity with the pixel of Rank i = 0 decreases as the number of connected Ranks increases. Therefore, in process block 076 216, an upper limit k is set for the number of connected ranks (empirically, 5 is appropriate for leaves), the process in process blocks 073 to 76 is terminated, and the process returns to process block 071 211 to return to the group. The processing of the processing blocks 071 to 76 is performed as a different pixel group generation operation on the remaining pixel pairs. This is repeated until there are no more groupable groups for all M pixel pairs.

処理ブロック052 192の処理では類似の画素ペアを次々と接続しているため、合一の画素グループに属していてもRank i=0の画素ベクトルが同一の画素グループの中心である保障はなくなっている。このため、処理ブロック053 193で、同一の画素グループの全画素ベクトルを代表する画素ベクトルを再計算する。再計算の方法は同一の画素グループの全画素ベクトルの平均値を求めて正規化する方法、さらに代表画素ベクトルからの偏差が大きい画素ベクトルをグループから除外して代表画素ベクトルを再計算する方法がある。以下、このように再計算された代表画素ベクトルを核ベクトルと呼ぶ。 Processing block 052 Since the processing of 192 connects similar pixel pairs one after another, there is no guarantee that the pixel vector of Rank i = 0 is the center of the same pixel group even if it belongs to a united pixel group. Yes. Thus, at processing block 053 193, pixel vectors representing all pixel vectors of the same pixel group are recalculated. The recalculation method includes a method of obtaining and normalizing an average value of all pixel vectors of the same pixel group, and a method of recalculating the representative pixel vector by excluding a pixel vector having a large deviation from the representative pixel vector from the group. is there. Hereinafter, the representative pixel vector recalculated in this way is referred to as a nucleus vector.

処理ブロック050〜53の処理でN個の代表領域に対する画素のグループ化とその核ベクトルが求まったが、マルチスペクトル画像 130の同一属性に異なった代表領域の複数の画素グループが対応するだけでなく、同一の代表領域であっても複数の画素グループが同一属性に対応することが起こる。この問題を解決するのが処理ブロック054 194の処理であり、その詳細を図18に記述する。まず、処理ブロック080 220でN個の代表領域各々について、グループを画素数の多い順に整列して、卓越した画素グループから整列させる。次に、処理ブロック081 221で、代表領域の垣根をはずして、N個の代表領域を1つの領域に統合し、各々の領域のグループの核ベクトルを画素数の多い順に整列する。 In the processing of processing blocks 050 to 53, the grouping of pixels for the N representative regions and the nucleus vector thereof have been obtained, but not only the same attribute of the multispectral image 130 corresponds to a plurality of pixel groups in different representative regions. Even in the same representative region, a plurality of pixel groups may correspond to the same attribute. The processing block 054 194 solves this problem, the details of which are described in FIG. First, in processing block 080 220, for each of the N representative regions, the groups are arranged in descending order of the number of pixels, and are arranged from the excellent pixel group. Next, at processing block 081 221, the boundaries of the representative areas are removed, the N representative areas are merged into one area, and the core vectors of the groups in each area are aligned in descending order of the number of pixels.

処理ブロック082〜86の処理は処理ブロック081
221でまとめた画素グループ間の類似性を核ベクトル間の内積で評価して画素グループを統合整理するプロセスである。処理ブロック083 223で、全核ベクトル間の相関(内積)を計算する。 処理ブロック084 224で全ての核ベクトル間の相関(内積)最大値が閾値より小さくなれば、核ベクトルは相互に類似性はないと判断されるので、画素グループの統合は終了する。核ベクトル間の相関(内積)のなかに閾値より大きいものがあれば、核ベクトルが代表する画像グループは類似であると判断して当該画像グループを統合し処理ブロック085 225で統合した画像グループに対して核ベクトルを再計算する。さらに処理ブロック086
226で核ベクトルをグループの画素数の多い順に整列する。処理ブロック085〜086の処理を処理ブロック084 224が成立するまで続ける。
Processing of processing blocks 082 to 86 is processing block 081
This is a process for evaluating the similarity between the pixel groups summarized in 221 by the inner product between the nucleus vectors and integrating the pixel groups. At processing block 083 223, the correlation (inner product) between all the nuclear vectors is calculated. If the maximum correlation (inner product) value between all the nuclear vectors is smaller than the threshold value at processing block 084 224, the nuclear vectors are determined not to be similar to each other, and the pixel group integration ends. If any correlation (inner product) between the nuclear vectors is larger than the threshold, the image groups represented by the nuclear vectors are judged to be similar, and the image groups are integrated into the image group integrated in processing block 085 225. Recalculate the nuclear vector. Further processing block 086
At 226, the nuclear vectors are arranged in descending order of the number of pixels in the group. The processing of the processing blocks 085 to 086 is continued until the processing block 084 224 is established.

以下、図13の処理ブロック033 173に戻って説明を行なう。すべての代表画素ベクトル(核ベクトル)について具体的に属性データ(森林の場合は樹種)を割り当てる必要があるので順次処理を行なう。処理ブロック034 174で処理対象代表画素ベクトル(核ベクトル)は属性が決まっている場合には処理ブロック035 175で図19(2)における画素グループ/属性対応テ−ブル 234の画素グループに対応して属性を登録する。ここで図19は。マルチスペクトル画像において属性(森林の場合)を規定するテーブル構造を示す。マルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブル 233は、マルチスペクトル画像150をH座標軸 230とV座標軸 231の2次元座標(H,V)で記述し、各画素を画素グループとしてグループ化して画素ごとにグループ番号(図19(1)でGrp j,Grp j-1)を割り当てる。このグループ番号と属性との対応は画素グループ/属性対応テ−ブル 234で規定されるが、処理ブロック034 174では事前情報により画素グループと属性の対応が定まっているもの以外は対応が定まっていない。 Hereinafter, the description will return to the processing block 033 173 in FIG. Since it is necessary to specifically assign attribute data (tree species in the case of forest) to all representative pixel vectors (nuclear vectors), processing is performed sequentially. In processing block 034 174, if the attribute of the processing target representative pixel vector (nucleus vector) is determined, the processing block 035 175 corresponds to the pixel group of the pixel group / attribute correspondence table 234 in FIG. Register attributes. Here, FIG. The table structure which prescribes | regulates an attribute (in the case of forest) in a multispectral image is shown. Multispectral image Pixel / pixel group correspondence table 233 describes the multispectral image 150 in two-dimensional coordinates (H, V) of the H coordinate axis 230 and the V coordinate axis 231 and groups each pixel as a pixel group. Is assigned a group number (Grp j, Grp j-1 in FIG. 19 (1)). The correspondence between the group number and the attribute is defined in the pixel group / attribute correspondence table 234, but in the processing block 034 174, the correspondence is not determined except for the correspondence between the pixel group and the attribute based on the prior information. .

処理ブロック036 176で、図19記載のマルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブル 233と一部対応が未定の画素グループ/属性対応テ−ブル 234を可搬型属性データ特定装置入力用データとして出力する。出力には森林情報管理装置固定部 100のデータインタフェース装置A 105を用い、USBメモリで行なうことができる。参考表示用にマルチスペクトル画像を出力してもよい。可搬型属性データ特定装置 110 はデータインタフェース装置B 115を介してこのデータを読み込む。 In processing block 036 176, the multi-spectral image pixel / pixel group correspondence table 233 shown in FIG. 19 and the pixel group / attribute correspondence table 234 whose partial correspondence is undetermined are output as portable attribute data specifying device input data. To do. For output, the data interface device A 105 of the forest information management device fixing unit 100 can be used and can be output from a USB memory. A multispectral image may be output for reference display. The portable attribute data specifying device 110 reads this data via the data interface device B 115.

可搬型属性データ特定装置 110により画素グループ/属性対応テ−ブル 234をを完成させるが、その動作と機能を示したのが図20である。システム構成は図1の可搬型属性データ特定装置 110 であり、DGPS 116およびレーザー測距計 118以外は図20に示すようにタブレットPC 241の内蔵機能で実現できる。 可搬型属性データ特定装置 110の現在位置 244 は支柱 240 の上部に設置されたDGPS 116 により現在位置 224 を緯度経度として測定する。DGPSを用いた場合、60cmの精度で測定可能である。DGPSはHemisphere社A100として公然実施されている。測定緯度経度データは信号ケーブル 243を介してUSBポートからタブレットPC 241に取り込まれる。データインタフェース装置B 115を介して得られた図13記載のマルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブル 213、一部対応が未定の画素グループ/属性対応テ−ブル 214、および樹木情報DB 136は タブレットPC
221内のマルチスペクトル画像データ装置112、属性グループデータ装置113、および森林情報DB装置 114に取り込まれる。参考表示用にマルチスペクトル画像150をマルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブル 213とともにインポートしマルチスペクトル画像データ装置112に転送してもよい。
The portable attribute data specifying device 110 completes the pixel group / attribute correspondence table 234. FIG. 20 shows the operation and function thereof. The system configuration is the portable attribute data specifying device 110 of FIG. 1, and can be realized by the built-in functions of the tablet PC 241 as shown in FIG. 20 except for the DGPS 116 and the laser rangefinder 118. The current position 244 of the portable attribute data specifying device 110 is measured by using the DGPS 116 installed on the upper side of the support column 240 as the latitude and longitude. When DGPS is used, it can be measured with an accuracy of 60 cm. DGPS is publicly implemented as Hemisphere A100. The measured latitude / longitude data is taken into the tablet PC 241 from the USB port via the signal cable 243. The multi-spectral image shown in FIG. 13 obtained via the data interface device B 115 The pixel / pixel group correspondence table 213, the pixel group / attribute correspondence table 214 for which partial correspondence is undetermined, and the tree information DB 136 are: Tablet pc
The multi-spectral image data device 112, the attribute group data device 113, and the forest information DB device 114 are included in the 221. The multispectral image 150 may be imported together with the multispectral image pixel / pixel group correspondence table 213 and transferred to the multispectral image data device 112 for reference display.

可搬型属性データ特定装置 110の機能を以下、タブレットPC 241 の表示画面 242 およびタッチパネルの表示と動作を図21と関連する図22〜26のフローチャートを用いて説明する。図21は図20の状態で可搬型属性データ特定装置 110を使用した場合の表示画面 242 の表示例である。
可搬型属性データ特定装置 110の機能には処理ブロック010 140 クラスタ分析処理で画素グループ/属性対応テ−ブル 234の対応が取れないため現地で確認する場合と、処理ブロック004 133樹木位置計出で樹冠から樹木位置を計出した樹木情報DB 136を現地で確認ないし修正する場合の2つの機能がある。以下、両者について併せて説明するが、後者の樹木位置修正機能は後述の処理ブロック013 143樹木位置計出処理と対応している。
The function of the portable attribute data specifying device 110 will be described below with reference to the flowcharts of FIGS. 22 to 26 related to FIG. 21 and the display and operation of the display screen 242 of the tablet PC 241 and the touch panel. FIG. 21 is a display example of the display screen 242 when the portable attribute data specifying device 110 is used in the state of FIG.
The function of the portable attribute data identification device 110 is processed in block 010 140. The cluster analysis process cannot handle the pixel group / attribute correspondence table 234. There are two functions for confirming or correcting the tree information DB 136 obtained by calculating the tree position from the tree crown. In the following, both will be described together, but the latter tree position correcting function corresponds to the processing block 013 143 tree position calculating process described later.

図20において、タブレットPC 241 を属性を設定しようとする目標 248 の目標位置 245 の方向である目標位置方向 246 に指向する(目標表示方向 247 )。タブレットPC 241 は内部に電子コンパスによる方位センサ119を実装しており、DGPS 116 により現在位置 244 を、方位センサ119により目標表示方向 247 を知り表示画面 242 に反映表示させることが出来る。
電子コンパスの方位取り込みはAndroidで下記のように行なえる。
sensorManage=(SensorManager)getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor=sensorManager.getDefaultSemsor(Sensor.TYPE._MAGNETIC_FIELD);
レーザー測距計 118は表示画面 242の前方を指向するように支柱 240 またはタブレットPC 241 に水平方向を固定して設置される。レーザー測距計 118はLeica社 Disto D8のように公然実施されているものであり、測距ボタンを押すと目標表示方向 247 にある目標 248 までの距離が計測されてタブレットPC 241 に取り込まれる。
In FIG. 20, the tablet PC 241 is directed in a target position direction 246 that is the direction of the target position 245 of the target 248 for which an attribute is to be set (target display direction 247). The tablet PC 241 is equipped with an orientation sensor 119 using an electronic compass. The current position 244 is known by the DGPS 116 and the target display direction 247 is known by the orientation sensor 119 and can be reflected on the display screen 242.
You can import the direction of the electronic compass on Android as follows.
sensorManage = (SensorManager) getSystemService (Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSemsor (Sensor.TYPE._MAGNETIC_FIELD);
The laser range finder 118 is installed with the horizontal direction fixed to the column 240 or the tablet PC 241 so that it faces the front of the display screen 242. The laser rangefinder 118 is publicly implemented like Leica Disto D8, and when the distance measurement button is pressed, the distance to the target 248 in the target display direction 247 is measured and taken into the tablet PC 241.

図21は図20に対応した表示例である。
(1)動作モート゛SW 253 の”現在位置”が選択されている場合
表示画面 242 の森林表示部 256 に現在位置 244 と目標位置 245 を表示する。目標位置 245 は現在位置 244 から現在位置データ表示欄 250 に表示される距離だけ目標表示方向 247に離れた点を表示するマー;カーである。目標表示方向 247 は表示画面 242 前方方向と一致する。
FIG. 21 shows a display example corresponding to FIG.
(1) When “current position” of the operation mode switch 253 is selected The current position 244 and target position 245 are displayed on the forest display section 256 of the display screen 242. The target position 245 is a marker that displays a point away from the current position 244 in the target display direction 247 by the distance displayed in the current position data display field 250. The target display direction 247 coincides with the display screen 242 forward direction.

森林表示部 256には、目標位置 245 を含む領域を目標 248 と判断して、目標位置 245の緯度経度からマルチスペクトル画像150の対応する画素を求め、マルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブル 233から対応する画素グループを求め、画素グループ/属性対応テ−ブル 234から属性(この場合は樹種コード)を求める。森林表示部 256 上で当該属性に対応する画素グループのマルチスペクトル画像150上の画素に対応する森林表示部 256 上の画素を目標 248 として、色およびパターンで識別表示する。
森林表示部 256の目標 248以外の部分は、森林表示部 256 画素とマルチスペクトル画像150の対応からマルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブル 233を検索して対応画素グループを求め、さらに画素グループ/属性対応テ−ブル 234から属性(この場合は樹種コード)を求め、森林表示部 256 上で非目標 249 として、属性別に色およびパターンで識別表示する。
In the forest display unit 256, the region including the target position 245 is determined as the target 248, the corresponding pixel of the multispectral image 150 is obtained from the latitude and longitude of the target position 245, and the multispectral image pixel / pixel group correspondence table is obtained. A corresponding pixel group is obtained from 233, and an attribute (in this case, a tree species code) is obtained from the pixel group / attribute correspondence table 234. On the forest display unit 256, the pixel on the forest display unit 256 corresponding to the pixel on the multispectral image 150 of the pixel group corresponding to the attribute is identified and displayed with the color and pattern as the target 248.
The part other than the target 248 of the forest display section 256 is obtained by searching the multispectral image pixel / pixel group correspondence table 233 from the correspondence between the forest display section 256 pixels and the multispectral image 150 to obtain the corresponding pixel group. An attribute (in this case, a tree species code) is obtained from the / attribute correspondence table 234, and is identified and displayed by color and pattern for each attribute as a non-target 249 on the forest display unit 256.

樹木位置を森林表示部 256 に表示する。樹木位置を森林表示部 256の各画素はマルチスペクトル画像150上の画素に対応し、マルチスペクトル画像150上の各画素は緯度経度に対応するから、樹木情報DB 136を検索して表示する樹木を選択することが出来る。樹木情報DB 136には”情報信頼度”のフィールドがあり、過去に可搬型属性データ特定装置
110で実測した位置の場合は、”先験実測樹木位置 254”と識別されて表示される(二重丸で例示)。”先験実測樹木位置”が最も情報信頼度が高いとして扱う。画像処理により樹木位置を抽出した場合は、先験画像抽出樹木位置 255 と識別されて表示される(黒丸で例示)。
The tree position is displayed in the forest display section 256. The tree position of the forest display section 256 corresponds to the pixel on the multispectral image 150, and each pixel on the multispectral image 150 corresponds to the latitude and longitude, so the tree information DB 136 is searched and displayed. You can choose. The tree information DB 136 has a field of “information reliability”, and a portable attribute data identification device in the past.
In the case of the position actually measured in 110, it is identified and displayed as “a priori measured tree position 254” (illustrated with a double circle). “A priori measured tree position” is treated as having the highest information reliability. When a tree position is extracted by image processing, it is identified and displayed as a prior image extracted tree position 255 (illustrated by a black circle).

(a)測距操作SW 253 の"測距” が選択されている場合
レーザー測距計 118による樹木位置の実測は画像処理で樹冠から計出下位置のご認識をゼロに出来ないために設けた手段である。"測距” が選択されると、"測距”表示がハイライトされ、その時点での表示縮尺が維持される。つぎにレーザー測距計118の方向を変えながらファインダーで目標を捕らえ、測距ボタンを押すと、目標との距離が測定され、図21の画面中央上よりの位置に目標位置 245が来るように縮尺を自動変換して、森林表示部 256 の表示も縮尺に対応させて更新する。
実測の結果、先験実測樹木位置 254 が先験画像抽出樹木位置 255 の直近(たとえば1m以下)の場合は強制的に先験画像抽出樹木位置 255を消去して先験実測樹木位置 254に置き換える。
図21の表示を見て、実際の樹木と異なった位置に表示されている樹木については森林表示部 256 上で該当する樹木をスクリーン上でタッチして消去目的で選択しておくことが出来る。また、レーザー測距計 118で今回実測した樹木位置は測定緯度経度に対応して今回実測樹木位置 257 として表示される(太丸で例示)。表示画面 242の方位と現在位置 244 を変えながら次々と樹木位置の実測と誤った樹木位置を消去目的で選択しておくことが出来る。測距操作SW 253 で”確定”をクリックすると消去目的で選択しておいた樹木は樹木情報DB
136から消去され、また今回実測樹木位置は樹木情報DB 136に登録され、森林表示部 256 の表示も更新される。
(A) When “ranging” is selected in the ranging operation SW 253, the tree position measurement by the laser range finder 118 is provided because the recognition of the measured position from the tree crown cannot be made zero by image processing. Means. When “Range” is selected, the “Distance” display is highlighted and the display scale at that point is maintained. Next, change the direction of the laser range finder 118 to capture the target with the finder, and press the distance measurement button. The distance to the target is measured, and the target position 245 comes to the position from the top center of the screen in FIG. The scale is automatically converted, and the display on the forest display section 256 is also updated according to the scale.
As a result of the actual measurement, if the prior measured tree position 254 is closest to the prior image extracted tree position 255 (for example, 1 m or less), the prior image extracted tree position 255 is forcibly deleted and replaced with the prior measured tree position 254. .
As shown in FIG. 21, the tree displayed at a position different from the actual tree can be selected for the purpose of erasing by touching the corresponding tree on the forest display section 256 on the screen. Further, the tree position actually measured by the laser range finder 118 is displayed as the currently measured tree position 257 corresponding to the measured latitude and longitude (illustrated by a bold circle). While changing the azimuth of the display screen 242 and the current position 244, it is possible to select the measured tree position and the wrong tree position for the purpose of erasing one after another. When you click “OK” in the distance measurement operation SW 253, the tree selected for the purpose of deletion is the tree information DB
The current measured tree position is registered in the tree information DB 136, and the display of the forest display unit 256 is also updated.

(b)測距操作SW 253 の"測距” が選択されていない場合
現在位置 244 と目標位置 245 間の距離は森林表示部 256条のタッチパネルでAndroid標準機能のジェスチャー入力により設定できる。表示画面 242 を属性が不明な目標 248 に向け、目標位置 245 が属性不明の目標 248 と重なるように現在位置 244 を移動し、表示縮尺を必要に応じてジェスチャー入力で変更する。ジェスチャー入力により設定された縮尺は現在位置データ表示欄 250 で、現在位置 244 と目標位置 245 間の距離として表示される。
図21の表示を見て、実際の樹木と異なった位置に表示されている樹木については森林表示部 256 上で該当する樹木をスクリーン上でタッチして消去目的で選択しておくことが出来る。測距操作SW 253 で”確定”をクリックすると消去目的で選択しておいた樹木は樹木情報DB
136から消去され、森林表示部 256 の表示も更新される。
(2)動作モート゛SW 253 の”現在位置”が選択されていない場合
森林表示部 256 の表示はDGPS
116 の計測結果に依存しなくなり、現在位置 244 マーカーも表示されなくなる。森林表示部 256条のタッチパネルでのジェスチャー入力によりマルチスペクトル画像150の任意の部分を任意の縮尺で表示できる。なお、方位は表示画面 242 上方を北とする。
(B) When “ranging” of the ranging operation SW 253 is not selected The distance between the current position 244 and the target position 245 can be set by gesture input of the Android standard function on the forest display section 256 touch panel. The display screen 242 is directed to the target 248 whose attribute is unknown, the current position 244 is moved so that the target position 245 overlaps the target 248 whose attribute is unknown, and the display scale is changed by gesture input as necessary. The scale set by the gesture input is displayed as the distance between the current position 244 and the target position 245 in the current position data display field 250.
As shown in FIG. 21, the tree displayed at a position different from the actual tree can be selected for the purpose of erasing by touching the corresponding tree on the forest display section 256 on the screen. When you click “OK” in the distance measurement operation SW 253, the tree selected for the purpose of deletion is the tree information DB
It is deleted from 136, and the display of the forest display section 256 is also updated.
(2) When “current position” of operation mode SW 253 is not selected The display of forest display section 256 is DGPS
No longer depend on 116 measurement results, and the current position 244 marker is no longer displayed. Forest display section Arbitrary portions of the multispectral image 150 can be displayed at any scale by gesture input on the 256 touch panel. The heading is north above the display screen 242.

動作モート゛SW 253 の”現在位置”および測距操作SW 253 の"測距"の選択状況に拘わらず、下記操作ができる。
属性操作SW 252の設定をクリックすると、目標位置 245を取り囲む目標 248 の属性を、属性表示欄 251 の中でハイライトした属性に設定することが出来る。画素グループ/属性対応テ−ブル 234で属性が未定であった画素グループの属性を確定させたり、変更させることが出来る。表示画面 242の当該画素グループに対応する画素はすべて入力された属性に対応した表示となる。このようにして現場で画素グループ/属性対応テ−ブル 234で属性が未定であった画素グループの属性を全て定めることが出来る。
The following operations can be performed regardless of the “current position” of the operation mode SW 253 and the “distance” selection status of the distance measurement SW 253.
When the setting of the attribute operation SW 252 is clicked, the attribute of the target 248 surrounding the target position 245 can be set to the attribute highlighted in the attribute display field 251. In the pixel group / attribute correspondence table 234, the attribute of the pixel group whose attribute has not been determined can be determined or changed. All of the pixels corresponding to the pixel group on the display screen 242 have a display corresponding to the input attribute. In this way, all the pixel group attributes whose attributes have not been determined in the pixel group / attribute correspondence table 234 can be determined in the field.

以上のべた図21の機能のAndroid搭載のタブレットPCを前提にした実現方法を図22〜26を用いて説明する。表示画面 242 上の動作モート゛SW 253 の"インホ゜ート"をクリックすることにより図22(1)が起動され、処理ブロック090 260でデータインタフェース装置Bより、マルチスペクトル画像150、マルチスペクトル画像画素/画素グループ対応テ−ブル 233、画素グループ/属性対応テ−ブル
234、および樹木情報DB 136が読み込まれ、マルチスペクトル画像データ装置 112および属性グループデータ装置 113、および森林情報DB装置 114に格納される。処理ブロック091 261で表示画面位置・縮尺・方位を初期化する。図26の処理(後述)は周期起動されているので、初期化されたパラメタにより表示画面 242 に目標情報が表示される。
表示画面 242 上の動作モート゛SW 253 のイクスポ゜ートをクリックするとり図22(2)が起動され、処理ブロック092 262によりマルチスペクトル画像データ装置112、属性グループデータ装置113、および森林情報DB装置 114よりデータインタフェース装置B115へマルチスペクトル画像150、マルチスペクトル画像画素/画素グループ対応テ−ブル 233、画素グループ/属性対応テ−ブル 234、樹木情報DB
136が書き出され、図12の処理ブロック022 162により森林情報管理装置固定部後処理である可搬型属性データ特定装置
が取得した属性データの統合処理がおこなわれ本発明のマルチスペクトル画像領域分類処理138が完了する。
A method for realizing the functions shown in FIG. 21 based on an Android-equipped tablet PC will be described with reference to FIGS. By clicking “in-port” of the operation mode SW 253 on the display screen 242, FIG. 22 (1) is activated, and in processing block 090 260, the multi-spectral image 150, multi-spectral image pixel / pixel group is transmitted from the data interface device B. Correspondence table 233, pixel group / attribute correspondence table
234 and the tree information DB 136 are read and stored in the multispectral image data device 112, the attribute group data device 113, and the forest information DB device 114. In processing block 091 261, the display screen position, scale, and orientation are initialized. Since the process of FIG. 26 (described later) is periodically started, target information is displayed on the display screen 242 according to the initialized parameters.
When the export of the operation mode SW 253 on the display screen 242 is clicked, FIG. 22 (2) is activated, and the processing block 092 262 causes the multispectral image data device 112, the attribute group data device 113, and the forest information DB device. 114 to data interface device B115 Multispectral image 150, Multispectral image pixel / pixel group correspondence table 233, Pixel group / attribute correspondence table 234, Tree information DB
136 is written, and attribute data acquired by the portable attribute data identification device, which is post-processing of the forest information management device fixing unit, is processed by processing block 022 162 of FIG. 12 to perform multispectral image region classification processing of the present invention. 138 is completed.

図21で測距操作SW 253 の”測距” クリックしてONにすると、図23(1)が起動される。処理ブロック100 270で動作モート゛SW 253 “現在位置”をハイライトしONにする。処理ブロック101 271で動作モート゛SW 253の“コンパス”をハイライトしONにする。処理ブロック102 272で、その時点で設定中の縮尺を維持し、処理ブロック103 273で測距操作SW 253の“測距” をハイライトしONにする。処理ブロック104 274でレーザー測距計 118に対して測距データ待ちうけの測距計起動入出力命令発行処理を行なう。
測距計の測距ボタンが押されてデータ取得されると、測距系よりのデータ送信により図23(2)が起動され、処理ブロック110 280で測距結果データ取り込み、処理ブロック111 281でDGPS 116 により計測された現在位置と、方位センサ119による方位データと測距結果より目標位置を緯度・経度で計出する。処理ブロック112 282では樹木情報DB 136を検索して1m以内に樹木座標あるか判断して、存在する場合は既存の樹木と同一と判断して処理ブロック114 284で樹木情報DBの樹木位置を測定値に、情報信頼度を”先験実測樹木位値とする。存在しない場合は既存の樹木と異なると判断して処理ブロック113 283で測定した樹木位置を仮登録する。
When the “ranging” of the ranging operation SW 253 in FIG. 21 is clicked and turned ON, FIG. 23 (1) is activated. In processing block 100 270, the operation mode SW 253 highlights “current position” and turns it ON. In processing block 101 271, the operation mode SW 253 “compass” is highlighted and turned ON. At processing block 102 272, the scale currently being set is maintained, and at processing block 103 273, “ranging” of ranging operation SW 253 is highlighted and turned ON. In processing block 104 274, the distance measuring data input / output command issuance processing for waiting for the distance measuring data is performed for the laser distance measuring device 118.
When the distance measurement button of the distance meter is pressed to acquire data, FIG. 23 (2) is activated by data transmission from the distance measurement system, and the distance measurement result data is fetched at processing block 110 280, and at processing block 111 281 Based on the current position measured by the DGPS 116, the azimuth data by the azimuth sensor 119, and the distance measurement result, the target position is calculated in latitude and longitude. In processing block 112 282, the tree information DB 136 is searched to determine whether the tree coordinates are within 1 m, and if present, it is determined to be the same as the existing tree, and the tree position of the tree information DB is measured in processing block 114 284. As the value, the information reliability is set to “a priori actually measured tree position value. If it does not exist, it is determined that the tree is different from the existing tree, and the tree position measured in processing block 113283 is temporarily registered.

図21で動作モート゛SW 253 の現在位置をクリックしハイライトしてONにすると、DGPS 116 による現在位置を常時取り込む。動作モート゛SW 253 のコンパスをクリックしハイライトしてONにすると、タブレットPC内臓の電子コンパスより表示画面 242 が指向している方位情報を取り込む。表示画面 242は図26の処理が周期起動することにより表示される。起動周期は250ms以下が好ましい。処理ブロック160 330で“現在位置”を動作モート゛SW 253 で選択中かチェックし、選択中の場合は処理ブロック162 332でDGPS位置情報を現在位置に設定する。選択中でない場合は処理ブロック161 331で表示画面 242森林表示部 256上のジェスチャー設定値により現在位置を定める。ジェスチャー設定値は図24(2)(後述)により取り込む。 When the current position of the operation mode SW 253 is clicked in FIG. 21 to highlight it and turn it ON, the current position by the DGPS 116 is always captured. Click and highlight the compass of the operation mode SW 253 to turn it ON, and take the orientation information that the display screen 242 is oriented from the electronic compass built in the tablet PC. The display screen 242 is displayed when the processing of FIG. 26 is periodically started. The activation cycle is preferably 250 ms or less. In processing block 160 330, it is checked whether or not “current position” is selected by the operation mode SW 253. If it is selected, processing block 162 332 sets the DGPS position information to the current position. If not selected, the current position is determined by the gesture setting value on the display screen 242 forest display section 256 in processing block 161 331. Gesture setting values are captured as shown in FIG.

処理ブロック163 333で”コンパス”を動作モート゛SW 253 で選択中かチェックし、選択中の場合は処理ブロック165 335でコンパス測定値より画面上方方位を設定する。選択中でない場合は処理ブロック164
334で画面上方を北に設定する。
処理ブロック166 336で”測距”を測距操作SW 253 で選択中かチェックし、選択中の場合は処理ブロック169 339で現在位置表示と目標位置表示の間隔が測距データとなるように縮尺を計算し表示を変更し、処理ブロック170 340で画素-属性対応図を設定された現在位置・画面上方方位・縮尺および画素-属性対応データにより表示する。
選択中でない場合は処理ブロック167 337でジェスチャー入力値による表示縮尺を設定して、処理ブロック168 338で、画素-属性対応図を設定された現在位置・画面上方方位・縮尺および画素-属性対応データにより表示する。
In processing block 163 333, it is checked whether “compass” is selected in the operation mode SW 253. If it is selected, the processing screen 165 335 sets the screen upper direction direction from the compass measurement value. If not, processing block 164
At 334, set the upper part of the screen to the north.
In processing block 166 336, it is checked whether “ranging” is selected by the ranging operation SW 253. If it is selected, processing block 169 339 reduces the distance between the current position display and the target position display to be distance measurement data. And the display is changed, and the pixel-attribute correspondence diagram is displayed in processing block 170 340 by the set current position, upper screen direction, scale, and pixel-attribute correspondence data.
If not selected, the display scale by the gesture input value is set in the processing block 167 337, and the current position / upward orientation / scale and the pixel-attribute correspondence data in which the pixel-attribute correspondence diagram is set in the processing block 168 338 Is displayed.

タブレットPC 221 のオペレーティングシステムであるAndroidではタブレット上の指の動きに応動した”ジェスチャー”が用意されており、図24(2)はジェスチャーに対する受付処理である。処理ブロック120 290で測距操作SW 253の ”測距”が選択されている場合、スクリーンタッチで森林表示部 256で表示中の樹木の選択をおこなう。処理ブロック128 298でスクリーンタッチ指示位置を取り込み、処理ブロック129 299で表示中の樹木の近傍と判断された場合は、処理ブロック130
300で消去位置候補に登録し、表示色を変更して受付けたことを表示する。処理ブロック129 299で表示中の樹木の近傍でないと判断された場合はなにも行なわないで終了する。
処理ブロック120 290で測距操作SW 253の ”測距”が選択されていない場合、処理ブロック122〜125 292〜295は表示画面中心座標を東西南北へ移動する操作である。図21の動作モート゛SW 253 の”現在位置”が選択されていない場合は、表示画面 242 中は現在位置 244 の周辺を表示しないで、表示画面中心座標を”ジェスチャー”により東西南北へ移動させる。処理ブロック126〜127 296〜297は動作モート゛SW 253の選択によらず表示画面の縮尺を拡大/縮小を行ない、図21の現在位置データ表示欄 250 の縮尺表示を変更し、表示画面 242 の縮尺を処理ブロック167 337の処理に反映させる。
Android, which is the operating system of the tablet PC 221, provides a “gesture” that responds to the movement of the finger on the tablet, and FIG. When “ranging” of the ranging operation SW 253 is selected in the processing block 120 290, a tree displayed on the forest display unit 256 is selected by screen touch. If the screen touch indication position is captured at processing block 128 298 and it is determined that the tree is being displayed near at processing block 129 299, processing block 130
In 300, it is registered as an erasure position candidate, and the display color is changed and accepted. If it is determined in processing block 129 299 that the tree is not in the vicinity of the tree being displayed, the process ends without doing anything.
When the “ranging” of the ranging operation SW 253 is not selected in the processing block 120 290, the processing blocks 122 to 125 292 to 295 are operations for moving the display screen center coordinates to the east, west, north, and south. When the “current position” of the operation mode SW 253 in FIG. 21 is not selected, the display screen 242 is not displayed around the current position 244, and the display screen center coordinates are moved east, west, south, and north by “gesture”. The processing blocks 126 to 127 296 to 297 enlarge / reduce the scale of the display screen regardless of the selection of the operation mode SW 253, change the scale display of the current position data display field 250 in FIG. 21, and reduce the scale of the display screen 242. Is reflected in the processing of processing block 167 337.

表示画面 242の測距操作SW 253で”確定”がONされたばあい、図24(1)が起動され、処理ブロック131 301で消去位置候補(処理ブロック130 300)を樹木情報DBの樹木位置から消去し。登録位置候補(処理ブロック113 283)を樹木情報DBの樹木位置に登録する。
図21において目標位置 245 に表示されている目標 248 の属性が不明である場合、属性表示欄 251 および属性操作SW 252を操作して属性を設定あるいは修正することが出来る。属性設定の操作は、図25(1)(2)(3)のフローチャートに従い行なう。属性表示欄 251 に表示される左側の数字は画素グループ番号であり、右側は属性データ(ここでは樹種)を示し、ジェスチャーにより上下にスクロールすることができる。
When “OK” is turned ON by the distance measurement operation SW 253 on the display screen 242, FIG. 24 (1) is activated, and the erasure position candidate (processing block 130 300) is set in the tree position of the tree information DB in the processing block 131 301. Erase from. The registration position candidate (processing block 113 283) is registered in the tree position of the tree information DB.
If the attribute of the target 248 displayed at the target position 245 in FIG. 21 is unknown, the attribute can be set or corrected by operating the attribute display field 251 and the attribute operation SW 252. The attribute setting operation is performed according to the flowcharts of FIGS. 25 (1), (2), and (3). The number on the left side displayed in the attribute display field 251 is the pixel group number, the right side indicates the attribute data (tree species here), and can be scrolled up and down by gesture.

属性表示欄 251 上でジェスチャーを行なった場合、図25(1)の処理ブロック145
315によりジェスチャー方向により処理ブロック146 316または処理ブロック149 319に分岐する。処理ブロック146 316では、属性選択部の上端項目を選択している場合には処理ブロック147 317で属性選択部の表示項目を上方へスクロールしハイライトし、属性選択部の上端項目を選択してない場合は、処理ブロック148 318で属性選択部の選択項目を上方に移動してハイライトする。処理ブロック149 319は方向性が下方であるが、同様に議論できる。
属性表示欄 251 で属性データを選択して属性操作SW 252 の”設定”をクリックすると図25(2)の処理が起動され、処理ブロック140 310で属性選択部の選択項目を読込み、処理ブロック141 311で表示画面位置上の目標カーソル位置から画素-属性対応図上の画素位置を求め、処理ブロック142 312で画素-属性対応図上の同一グループの属性を確定する。
属性表示欄 251で属性操作SW 252の”リセット”をクリックすると処理ブロック143 313で表示画面位置上の目標カーソル位置から画素-属性対応図上の画素位置を求め、処理ブロック144 314で画素-属性対応図上の同一グループの属性をリセットする。
樹木情報DB 136 は樹木を個別管理し、各樹木に対して、文字情報ファイル
166、画像情報ファイル 167、音声情報ファイル 168、および動画音声情報ファイル 169へのリンク機能があるので、森林内で樹木に対応したこれらの情報を収集入力し、森林情報管理装置固定部 100に転送することが出来る。森林情報管理装置固定部 100ではこれら樹木情報DB 136を用いて森林経営森林情報処理 165(後述)で利用することが出来る。
When a gesture is performed on the attribute display field 251, the processing block 145 in FIG.
Processing branches to processing block 146 316 or processing block 149 319 depending on the gesture direction. In processing block 146 316, if the top item of the attribute selection unit is selected, the display item of the attribute selection unit is scrolled up and highlighted in processing block 147 317 to select the top item of the attribute selection unit. If not, processing block 148 318 moves the selection item in the attribute selection section upward to highlight it. Processing block 149 319 is downward in direction but can be discussed similarly.
When attribute data is selected in the attribute display field 251 and “setting” of the attribute operation SW 252 is clicked, the processing of FIG. 25 (2) is started, and the selection item of the attribute selection unit is read in processing block 140 310. In 311, the pixel position on the pixel-attribute correspondence diagram is obtained from the target cursor position on the display screen position, and the attribute of the same group on the pixel-attribute correspondence diagram is determined in processing block 142 312.
When “reset” of the attribute operation SW 252 is clicked in the attribute display field 251, the pixel position on the pixel-attribute correspondence diagram is obtained from the target cursor position on the display screen position in the processing block 143 313, and the pixel-attribute is processed in the processing block 144 314. Reset the attributes of the same group on the corresponding diagram.
Tree information DB 136 manages trees individually, and character information files for each tree
166, image information file 167, audio information file 168, and video / audio information file 169 have link functions. Collect and input these information corresponding to trees in the forest and transfer them to the forest information management device fixing unit 100. I can do it. The forest information management device fixing unit 100 can use these tree information DBs 136 for forest management forest information processing 165 (described later).

以上で図12の処理ブロック021 161の説明を終了し、次の段階の処理ブロック022 162を説明する。処理ブロック022 162では、可搬型属性データ特定装置110 が取得した統合画素グループと属性データの対応関係を森林情報管理装置固定部に統合して属性データに対応する代表画素ベクトルを決定する。マルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブル 233と、画素グループ/属性対応テ−ブル 234の内容は処理ブロック021 161の結果更新され最終的なものなるので、この結果をデータインタフェース装置A 105を介して森林情報管理装置固定部 100のマルチスペクトル画像データ装置 102、属性グループデータ装置 103、および森林情報DB装置104に戻し、各属性データに対応する代表画素ベクトル(核ベクトル)を決定する。 This is the end of the description of the processing block 021 161 in FIG. 12, and the processing block 022 162 in the next stage will be described. In processing block 022 162, the correspondence relationship between the integrated pixel group and the attribute data acquired by the portable attribute data specifying device 110 is integrated in the forest information management device fixing unit to determine a representative pixel vector corresponding to the attribute data. The contents of the multi-spectral image pixel / pixel group correspondence table 233 and the pixel group / attribute correspondence table 234 are updated as a result of the processing block 021 161, and this result is used as the data interface device A 105. Then, it returns to the multispectral image data device 102, the attribute group data device 103, and the forest information DB device 104 of the forest information management device fixing unit 100, and determines a representative pixel vector (nuclear vector) corresponding to each attribute data.

処理ブロック023 163では、n個の対象領域で得た属性データとそれに対応する代表画素ベクトル(核ベクトル)を森林領域 151全体またはマルチスペクトル画像 150全体に適用する。森林領域 151全体またはマルチスペクトル画像 150全体の画素ベクトルを正規化したうえでその画素ベクトルと、属性データとそれに対応する代表画素ベクトル(核ベクトルー正規化ベクトル)との間で内積演算を行い、一定閾値以上で最も1.0に核ベクトルに対応する属性データを近いものを当該画素ベクトルに割り当てることにより、マルチスペクトル画像 150または森林領域 151を属性データにより領域分類する。
以上で図5 マルチスペクトル画像領域分類処理
138の説明を終了する。
In processing block 023 163, the attribute data obtained in the n target regions and the corresponding representative pixel vector (nuclear vector) are applied to the entire forest region 151 or the entire multispectral image 150. Normalize the pixel vector of the entire forest area 151 or the entire multispectral image 150, and then perform an inner product operation between the pixel vector and the attribute data and the corresponding representative pixel vector (nuclear vector-normalized vector) By assigning the attribute data corresponding to the nuclear vector closest to 1.0 above the threshold to the pixel vector, the multispectral image 150 or the forest region 151 is classified by the attribute data.
Fig. 5 Multispectral image region classification process
The description of 138 ends.

以下、図5の処理ブロック011 141 ヒストグラム平準化、処理ブロック012 142
樹木Shading Model生成、および処理ブロック013
143 樹木位置計出について説明する。この3つの処理は樹冠の検出から樹木位置の標定をパンクロ画像139から行なう技術である。樹冠の抽出方法には大きく (1)Watershed、(2)Region Growing,、 (3)Valley Following があるが、これらはいずれも画素間の傾斜を利用して処理を行なっており、微分演算に属するためノイズに弱い、ないしは自分でノイズを発生させる欠点がある。本発明の方法は、従来方法にある微分的(差演算および除算)な演算の替わりに積分的演算(積和演算)を行なうことにより、耐ノイズ性を増し識別能力を向上させている。
Hereinafter, processing block 011 141 in FIG.
Tree Shading Model generation and processing block 013
143 Explain the tree positioning. These three processes are techniques for determining the tree position from the panchromatic image 139 by detecting the crown. There are large tree crown extraction methods: (1) Watershed, (2) Region Growing, and (3) Valley Following. These are all processed using gradients between pixels and belong to differential operations. Therefore, it has a drawback that it is vulnerable to noise or generates noise by itself. The method of the present invention increases the noise resistance and improves the discrimination capability by performing an integral operation (product-sum operation) instead of the differential (difference operation and division) operation in the conventional method.

図5の処理ブロック011 141 ヒストグラム平準化について以下、図27〜図31を用いて説明する。ヒストグラム平準化は空間フィルターの一種であり、図27のヒストグラム平準化フィルタ 363を新規画像107で マルチスペクトル画像 150と同一領域を同時撮影したのパンクロ画像 139 に対して左上、HV座標で (0,0)から右下、HV座標で (N-1,M-1)まで1画素ずつスキャンして演算する。ヒストグラム平準化フィルタ 363は、縦2n+1画素、横2n+1画素であるが、樹冠サイズに対応して50mX50m前後に設定するのがよい。 Processing block 011 141 in FIG. 5 Histogram leveling will be described below with reference to FIGS. Histogram leveling is a type of spatial filter. The histogram leveling filter 363 in FIG. 27 is a new image 107 and the same area as the multispectral image 150 is simultaneously captured at the upper left and HV coordinates (0, The calculation is performed by scanning one pixel at a time from 0) to the lower right and (N-1, M-1) in the HV coordinates. The histogram leveling filter 363 has 2n + 1 pixels in the vertical direction and 2n + 1 pixels in the horizontal direction. It is preferable to set the histogram leveling filter to approximately 50mX50m corresponding to the tree crown size.

図28および図29はヒストグラム平準化フィルタ 363の原理を示すものであり、ヒストグラム平準化フィルタ
363が被覆するパンクロ画像 139領域の情報量(エントロピー)を最大化する処理を行なう。以下その原理と具体的実現方法を説明する。平準化フィルタ 363の大きさを検出すべき樹冠の2倍程度に設定しているため、この範囲で情報量(エントロピー)を最大化する意味は、樹冠検出に不必要な情報を除去する意味がある。
28 and 29 show the principle of the histogram leveling filter 363.
The panchromatic image 363 covered by 363 performs processing for maximizing the amount of information (entropy) in the 139 region. The principle and specific implementation method will be described below. Since the size of the leveling filter 363 is set to about twice that of the tree crown to be detected, the meaning of maximizing the amount of information (entropy) in this range is to eliminate information unnecessary for tree crown detection. is there.

図28(1) 連続系原画像ヒストグラム はヒストグラム平準化フィルタ 363が被覆するパンクロ画像 139領域の画素輝度の確率密度分布 P(x) 378を連続系で示したモデルである。(実際は離散系であるが議論の出発点として連続系から出発する。) 輝度最大値 a 373、輝度最小値 b 374に対して確率密度分布 P(x) 378与えられたとき情報量は Hpで定義され、P(x)と異なる任意の確率密度分布 Q(x) 379に対する情報量を Hqで定義すると、下記関係が成り立つことが知られている。
ここで、(1) 連続系原画像ヒストグラム から(2) 連続系平準化ヒストグラムへの変換を考える。
28 (1) The continuous original image histogram is a model in which the probability density distribution P (x) 378 of the pixel luminance of the panchromatic image 139 region covered by the histogram leveling filter 363 is shown as a continuous system. (It is actually a discrete system, but starts from a continuous system as the starting point of the discussion.) When the probability density distribution P (x) 378 is given for the maximum luminance value a 373 and the minimum luminance value b 374, the amount of information is Hp. It is known that the following relationship holds when the amount of information for an arbitrary probability density distribution Q (x) 379 defined and different from P (x) is defined by Hq.
Here, consider the transformation from (1) continuous original image histogram to (2) continuous leveled histogram.

連続系は(2)の変換で連続系平準化ヒストグラムを実現し、(1)に示す情報量の最大化が実現できる。さらに、図28(2)に示すように輝度範囲を輝度下限値 Xmin 376 から輝度上限値 Xmax 375に拡大することにより(1)の情報量 Hpは log(Xmax- Xmin)に増加できる。 The continuous system realizes a continuous leveling histogram by the conversion of (2), and can realize the maximum amount of information shown in (1). Furthermore, as shown in FIG. 28 (2), the information amount Hp in (1) can be increased to log (Xmax−Xmin) by expanding the luminance range from the luminance lower limit value Xmin 376 to the luminance upper limit value Xmax 375.

以上の議論を踏まえて、図28(3)(4)で離散系への対応を行なう。実際の画像処理では画素輝度値は整数表記であるので、0〜255ないし0〜4095の整数で離散値となる。上記(1)(2)の関係式は下記のように書き換えられる。
となるが、離散系では(5)の変換を行なっても(3)(4)は実現できない。(図28(4) 離散系平準化ヒストグラム は実現しない。) これは連続系の確率密度分布 P(x)とことなり輝度軸 X
を操作しても Pi は(3)の平準化が出来ないためである。
Based on the above discussion, the correspondence to the discrete system is performed in FIGS. 28 (3) and 28 (4). In actual image processing, the pixel luminance value is expressed as an integer, and therefore, an integer from 0 to 255 to 0 to 4095 is a discrete value. The relational expressions (1) and (2) can be rewritten as follows.
However, in the discrete system, even if the conversion of (5) is performed, (3) and (4) cannot be realized. (Fig. 28 (4) Discrete leveling histogram is not realized.) This is different from the probability density distribution P (x) of the continuous system and the luminance axis X
This is because Pi cannot level (3) even if is operated.

この問題を解決するために、ヒストグラム平準化フィルタ 363に対応するパンクロ画像 139の領域をリサンプリングしたのが図29(1)〜(3)である。(1)原画像は通常、縦横同一画素数で計算結果を中心の画素に書き込むため奇数とする。(2)4倍リサンプリング画像で、画素を4等分し、(3)16倍リサンプリング画像は16等分にリサンプリングしたものである。リサンプリングは(1)原画像の画素輝度地を浮動小数点化したうえで、bi-linear、Spline等のリサンプリング法をとる。(4)離散系原画像ヒストグラムに対して、(5)離散系4倍リサンプリング画像ヒストグラムさらに離散系16倍リサンプリング画像ヒストグラム(図29では省略)が得られる。
リサンプリングされた画素についてヒストグラムを求め、(5)の式により各画素の輝度値を変換し、オーバーサンプリングされた画素の平均値を求め、(1)原画像に対応した画素輝度値を不動小数点で求める。最後に画素のビット数に対応した整数化を行なって、(1)の(2n+1) x (2n+1)の中心画素輝度値を結果としてパンクロ画像結果領域に格納する。以上の処理を図30の処理フローで示す。また、図31は原画像の例であり、図32はヒストグラム平準化処理を行なった画像である。リサンプリングの倍数が増えると図32はヒストグラム平準化処理後のヒストグラムは一様分布に近づくが離散系では完全には一様にはならない。処理負荷と画像品質を比較して最適値を決める。
In order to solve this problem, the regions of the panchromatic image 139 corresponding to the histogram leveling filter 363 are resampled in FIGS. 29 (1) to (3). (1) The original image is usually an odd number because the calculation result is written in the center pixel with the same number of pixels in the vertical and horizontal directions. (2) Pixels are divided into four equal parts in a 4 × resampled image, and (3) 16 × resampled images are resampled into 16 equal parts. Resampling is as follows: (1) The pixel luminance area of the original image is converted to a floating point and then a resampling method such as bi-linear or spline is used. (4) With respect to the discrete system original image histogram, (5) a discrete system 4 times resampled image histogram and a discrete system 16 times resampled image histogram (not shown in FIG. 29) are obtained.
A histogram is obtained for the resampled pixels, the luminance value of each pixel is converted by the equation (5), the average value of the oversampled pixels is obtained, and (1) the pixel luminance value corresponding to the original image is determined as a fixed point. Ask for. Finally, integerization corresponding to the number of bits of the pixel is performed, and the central pixel luminance value of (2n + 1) x (2n + 1) of (1) is stored as a result in the panchromatic image result area. The above processing is shown in the processing flow of FIG. FIG. 31 shows an example of an original image, and FIG. 32 shows an image subjected to histogram leveling processing. As the resampling multiple increases, the histogram after histogram leveling in FIG. 32 approaches a uniform distribution, but does not become completely uniform in a discrete system. The optimum value is determined by comparing the processing load and the image quality.

図5に戻り、処理ブロック012 142 樹木Shading Model生成処理について、図33〜図35を用いて説明する。
図33は樹冠のモデルを示し、針葉樹および広葉樹を全て回転楕円体で表現し、樹種および樹木の大小はすべて回転楕円体のパラメータを変えて対応する。撮影条件 135から図33(4)日射及び視線方向 に示すように、撮影パラメタとして視線方向 380
と日射方向 381が与えられると、(1)針葉樹A、(2)針葉樹B、(3)広葉樹の各々に対して視線方向から見た陰影(shading)図を求めることができる。(図33(b)視線方向)
Shadingを求めるのは公知のRay
Tracing法を用いればよい。図34(1)樹木シェーディングモデルは一般的樹木の数式モデルであって、楕円体座標系392は、x、y、z軸から構成され、原点を中心に回転楕円体による樹木モデルを定義する。View座標系 393は視線方向 380を示す線分 oO に垂直な平面で、パンクロ画像 139、マルチスペクトル画像 150の座標系(X,Y軸)を示す。
Returning to FIG. 5, processing block 012 142 Tree Shading Model generation processing will be described with reference to FIGS. 33 to 35.
FIG. 33 shows a model of a crown, and conifers and broad-leaved trees are all expressed by spheroids, and tree species and tree sizes all correspond by changing the parameters of the spheroid. As shown in FIG. 33 (4) solar radiation and line-of-sight direction from shooting condition 135, the line-of-sight direction is set as the shooting parameter.
When the solar radiation direction 381 is given, it is possible to obtain a shading diagram viewed from the line-of-sight direction for each of (1) conifer A, (2) conifer B, and (3) broadleaf. (FIG. 33 (b) line-of-sight direction)
Shading is calculated using the well-known Ray
The tracing method may be used. The tree shading model in FIG. 34 is a general tree mathematical model, and an ellipsoidal coordinate system 392 includes x, y, and z axes, and defines a tree model based on a spheroid around the origin. The View coordinate system 393 is a plane perpendicular to the line segment oO indicating the line-of-sight direction 380, and indicates the coordinate system (X, Y axes) of the panchromatic image 139 and the multispectral image 150.

以上の処理の処理フローを図35に示す。 The processing flow of the above processing is shown in FIG.

次に図5 処理ブロック013 143の樹木位置計出処理を図36〜38を用いて説明する。
この処理に先立って、処理ブロック010 140 クラスタ分析処理でマルチスペクトル画像 150はすでに樹種ごとに分類されているので、画像領域が重複するパンクロ画像 139は領域を樹種に応じて区分できるので、この区分に応じて、処理ブロック014 144で全ての樹種について順次処理を行なう。処理ブロック015
145で選択されなかった樹種領域をゼロクリアするのは、異なる樹種による影響を排除する目的である。次に、処理ブロック016 146で 樹木位置探索処理をパンクロ画像 139の選択された樹種領域に対して行なう。詳細については以下、図37で説明する。
Next, the tree position calculation processing of the processing block 013 143 in FIG. 5 will be described with reference to FIGS.
Prior to this processing, processing block 010 140 Since the multispectral image 150 has already been classified for each tree species in the cluster analysis process, the panchromatic image 139 with overlapping image regions can be classified according to the tree species. In response, all the tree species are processed sequentially in process block 014 144. Processing block 015
Clearing the tree species area not selected in 145 to zero is intended to eliminate the effects of different tree species. Next, a tree position search process is performed on the selected tree species region of the panchromatic image 139 at process block 016 146. Details will be described below with reference to FIG.

処理ブロック220 420で樹種に対応したShading Pattern シリーズを選択するのは、全ての樹種を図34で回転楕円体のパラメタ a、b、c、d により表現しているため、樹種による形状の相違をa、b=c(縦軸に回転対称)、d の比率を変えることにより表現し、かつ樹木サイズにより、たとえば視線方向から見たShqdingパターンを直径2m〜20mの間を2m間隔で準備しておいたものから、樹種に対応したパターンファイルを選択することである。
処理ブロック221 421 で画像領域をN個に区分するのは、処理ブロック223 423で行なう領域内の最大輝度レベル点を探索するプロセスが全画面を対象にして行う必要がなく、近隣での比較最大を求めればよいためである。たとえばN=100でよい。処理ブロック222 422の各画像領域について順次処理は処理ブロック221 421で分割した各領域について順次行なう。なお領域の協会部では最大樹冠サイズ程度重複させることが望ましい。
The reason why the Shading Pattern series corresponding to the tree species is selected in the processing block 220 420 is that all tree species are represented by the spheroid parameters a, b, c, and d in FIG. It is expressed by changing the ratio of a, b = c (rotational symmetry on the vertical axis) and d, and the Shqding pattern as seen from the line of sight, for example, is prepared between 2m and 20m in diameter at intervals of 2m. It is to select a pattern file corresponding to the tree species from what was left.
The processing block 221 421 divides the image area into N images because the process of searching for the maximum luminance level point in the area performed in the processing block 223 423 does not have to be performed for the entire screen, and the maximum comparison in the neighborhood is performed. This is because it is only necessary to seek. For example, N = 100 may be used. The sequential processing for each image area in the processing block 222 422 is sequentially performed for each area divided in the processing block 221 421. It should be noted that it is desirable to overlap the maximum crown size in the association part of the region.

処理ブロック223〜227 423〜427
については、図39の処理例を参照しながら説明する。
処理ブロック223 423は分割した領域内で最大輝度てんを見つける。図39(2a)の園内の最大輝度点を探索する。処理ブロック224 424では、選択した樹種のShading Pattern シリーズの各サイズについて順次処理ブロック225 425の処理を行なう。処理ブロック225 425では最大輝度点を中心に上下左右に±δ
画素ずらしながら、最も相関の高い位置を探す。さらに、処理ブロック224 424により最も相関の大きいShading Patternサイズが求まる。(図39(2a))この位置とサイズを樹冠とする(図39(2b))。処理ブロック226
426でShading Pattern最大相関値 < 閾値がNoであるとは、検出したのがノイズではなく樹冠であると言うことなので、処理ブロック227
427で探索した最大相関値のShading Patternの位置とサイズを樹冠位置とサイズとして森林情報DBに登録し、画像の対応領域をセ゛ロクリアする。図39'3a)で検出済み樹冠領域を黒く塗りつぶしている。処理ブロック226 426で検出した樹冠がノイズである(Shading Pattern最大相関値 < 閾値)と判断されれば、全ての樹冠抽出が終わったことを意味する。処理ブロック223〜227 423〜427の繰り返しにより図39(1)から(12a)の例に示す処理が順次進行する。
Processing blocks 223-227 423-427
Will be described with reference to the processing example of FIG.
Processing block 223 423 finds the maximum brightness balance in the divided area. The maximum luminance point in the garden shown in FIG. 39 (2a) is searched. In the processing block 224 424, the processing of the processing block 225 425 is sequentially performed for each size of the Shading Pattern series of the selected tree type. In processing block 225 425, ± δ from top to bottom and left and right around the maximum luminance point
The position with the highest correlation is searched while shifting pixels. Further, the processing block 224 424 determines the Shading Pattern size having the largest correlation. (FIG. 39 (2a)) This position and size are taken as a tree crown (FIG. 39 (2b)). Processing block 226
If 426 is Shading Pattern maximum correlation value <threshold is No, it means that it is a tree crown instead of noise, so processing block 227
The position and size of the Shading Pattern of the maximum correlation value searched in 427 is registered in the forest information DB as the tree crown position and size, and the corresponding area of the image is zero-cleared. In FIG. 39'3a), the detected crown area is blacked out. If it is determined that the tree crown detected in the processing block 226 426 is noise (Shading Pattern maximum correlation value <threshold), it means that all tree crown extraction has been completed. By repeating the processing blocks 223 to 227 423 to 427, the processing shown in the examples of FIGS. 39 (1) to (12a) proceeds sequentially.

図5に戻って、樹木位置データフュージョン処理 134について説明する。すでに述べたように画像から樹冠を抽出して樹木位置を求める方法には誤差が伴うため、下記の情報を統合して情報信頼度を高める。
(1)時期的に以前のパンクロ画像 139、マルチスペクトル画像 150により計出された樹木位置(2)可搬型属性データ特定装置 110で実測された樹木位置
(3)直近のパンクロ画像 139、マルチスペクトル画像 150を用いて計出した樹木位置
(4)伐採、間伐、植樹等の施業により樹木位置を変更した情報
(5)山崩れ等、災害により樹木の位置が消滅した情報
(6)その他の手段で事前に樹木位置が確定しているもの
の各項がある。
Returning to FIG. 5, the tree position data fusion processing 134 will be described. As described above, since there is an error in the method of obtaining the tree position by extracting the tree crown from the image, the following information is integrated to increase the information reliability.
(1) Temporarily previous panchromatic image 139, tree position calculated from multispectral image 150 (2) Tree position measured by portable attribute data identification device 110 (3) Recent panchromatic image 139, multispectral Tree position calculated using image 150
(4) Information that the tree position has been changed by operations such as logging, thinning, tree planting, etc. (5) Information that the position of the tree has disappeared due to a disaster, such as a mountain collapse, etc. (6) The tree position has been fixed in advance by other means
There are each term.

樹木位置データフュージョン処理
134 は処理ブロック019 149の情報信頼度管理処理が樹木情報DB 136を介して、処理ブロック013 143の樹木位置計出処理および、可搬型属性データ特定装置
110が求めた樹木位置を統合する処理である。処理ブロック013 143の樹木位置計出処理はさらに図6(2)で示す。処理ブロック017 147で施業情報120を取り込み、処理ブロック018 148で災害情報 121を取り込む。これらの情報は、処理ブロック019 149の情報信頼度管理処理で利用するための樹木位置情報が含まれていればよく、間伐、伐採、植林を実施した領域を緯度経度で把握できる情報、さらに可能であれば、施業後の木材位置が判明する図面等が好ましいが、最低限、施行を行った事実と範囲がわかれば、画像処理で樹木位置は計出可能である。災害情報
121についても領域を緯度経度で把握できる情報が望ましいが、災害の有無と領域の概略指定でも画像から計出可能である。
Tree position data fusion processing
134 is an information reliability management process of the processing block 019 149 via the tree information DB 136, a tree position determination process of the processing block 013 143, and a portable attribute data specifying device
110 is a process of integrating the obtained tree positions. The tree position calculation process of process block 013 143 is further illustrated in FIG. In process block 017 147, operation information 120 is captured, and in process block 018 148, disaster information 121 is captured. This information only needs to include tree position information for use in the information reliability management process of processing block 019 149. Information that can grasp the area where thinning, logging, and afforestation were performed by latitude and longitude is possible. If so, a drawing or the like in which the position of the timber after the operation is found is preferable, but the tree position can be calculated by image processing as long as the fact and the scope of the execution are known. Disaster Information
For 121, information that can grasp the area by latitude and longitude is desirable, but it can be calculated from the image even if there is a disaster and the area is roughly specified.

処理ブロック019 149の情報信頼度管理処理をさらに、図38の処理フローと図40の状態遷移図を用いて説明する。
この部分は本発明が樹木単位で位置を管理する根幹をなす部分であり、情報源の異なる樹木情報を統合可能とするものである。
樹木位置情報は情報源によって信頼度が異なるので、次の4段階の状態で管理する。
(1) 情報信頼度"None" 位置情報がない状態を示す。
(2) 情報信頼度"So-So" 位置情報が”まあまあ”の状態を示す。
具体的には画像から抽出した位置情報の信頼度状態
を示す。
(3) 情報信頼度"Questionable
" 位置情報が”疑わしい”の状態を示す。
抽出した位置情報に矛盾があり疑わしい状態を示す。
(4) 情報信頼度"Decisive" 位置情報が”確実”な状態で、実測値である状態を示す
The information reliability management process of process block 019 149 will be further described with reference to the process flow of FIG. 38 and the state transition diagram of FIG.
This part is a part that forms the basis of the present invention for managing the position in units of trees, and enables tree information with different information sources to be integrated.
Tree position information has different reliability depending on the information source, so it is managed in the following four stages.
(1) Information reliability “None” Indicates that there is no position information.
(2) Information reliability “So-So” Indicates that the position information is “OK”.
Specifically, the reliability status of the location information extracted from the image
Indicates.
(3) Information reliability "Questionable"
"Indicates location information is" suspicious ".
The extracted location information is inconsistent and indicates a suspicious state.
(4) Information reliability "Decisive" Indicates that the position information is in a "certain" state and is a measured value.

図40は状態遷移図であり、オートマトンの記述に従い、樹木位置情報を統合管理するアルゴリズムを示す。記述方法を凡例
431に示す。円で囲まれた”A”、”B”は”状態”をを示し、矢印は状態間の遷移を示す。”X/Y”は条件Xが成り立つとYが行なわれることを意味する。凡例431の意味は、「条件“X”が成り立つと、状態“A”にあるものは“Y”を行なって状態“B”に遷移する」と言ういみである。
図40の情報信頼度"None" 430は位置情報が無い状態で、
(1)画像分析が行なわれると樹木位置を更新して更新して、"So-So"状態に移行する
(2)現場テ゛ータが実測により得られると、樹木位置更新して” Decisive”状態に移行する。
FIG. 40 is a state transition diagram showing an algorithm for integrated management of tree position information in accordance with the description of the automaton. Legend of how to write
Shown in 431. “A” and “B” surrounded by circles indicate “states”, and arrows indicate transitions between the states. “X / Y” means that Y is performed when the condition X is satisfied. The meaning of the legend 431 is that “when the condition“ X ”is satisfied, the one in the state“ A ”performs“ Y ”and transitions to the state“ B ”” ”.
The information reliability “None” 430 in FIG.
(1) When image analysis is performed, the tree position is updated and updated to shift to the “So-So” state. (2) When the field data is obtained by actual measurement, the tree position is updated to the “Decisive” state. Transition.

図40の情報信頼度" So-So" 431は位置情報が”まあまあ”の状態で、
(1)画像分析結果が前回と一致した場合は、樹木位置を保持して、"So-So"状態にとどまる。
(2)施業情報 120 または災害情報 121があり、かつ樹木位置に関する詳細データがある場合は、その詳細データで樹木位置を更新して、” Decisive”状態に移行する。
(3)現場テ゛ータが実測により得られると、樹木位置更新して” Decisive”状態に移行する。
(4)施業情報 120 または災害情報 121があり、かつ樹木位置に関する詳細データがない場合は、樹木位置を保持して、” Questionable”状態に移行する。
(5)画像分析結果が前回と不一致の場合は、樹木位置更新して” Questionable”状態に移行する。
The information reliability “So-So” 431 in FIG. 40 indicates that the position information is “OK”.
(1) If the image analysis result coincides with the previous time, the tree position is maintained and the "So-So" state remains.
(2) When there is the operation information 120 or the disaster information 121 and there is detailed data regarding the tree position, the tree position is updated with the detailed data, and the state shifts to the “Decisive” state.
(3) When the field data is obtained by actual measurement, the tree position is updated and the state shifts to the “Decisive” state.
(4) If there is operation information 120 or disaster information 121 and there is no detailed data regarding the tree position, the tree position is maintained and the state shifts to the “Questionable” state.
(5) If the image analysis result does not match the previous result, the tree position is updated and the state shifts to the “Questionable” state.

図40の情報信頼度" Questionable"
432は位置情報が”疑わしい”の状態で、
(1)画像分析結果が前回と一致した場合は、樹木位置を保持して、” Questionable”状態に保持する。
(2)施業情報 120 または災害情報 121があり、かつ樹木位置に関する詳細データがある場合は、その詳細データで樹木位置を更新して、” Decisive”状態に移行する。
(3)現場テ゛ータが実測により得られると、樹木位置更新して” Decisive”状態に移行する。
Information reliability "Questable" in Fig. 40
432 is the position information is "suspicious"
(1) If the image analysis result coincides with the previous time, the tree position is held and the “Questionable” state is held.
(2) When there is the operation information 120 or the disaster information 121 and there is detailed data regarding the tree position, the tree position is updated with the detailed data, and the state shifts to the “Decisive” state.
(3) When the field data is obtained by actual measurement, the tree position is updated and the state shifts to the “Decisive” state.

図40の情報信頼度" Decisive" 433は位置情報が”確実”な状態で、
(1)現場テ゛ータが実測により得られると、樹木位置更新して” Decisive”状態を保持する。
(2)施業情報 120 および災害情報 121が無い場合は、画像分析を結果によらず樹木位置を保持して、” Decisive”状態を保持する。
(3)画像分析結果が前回と不一致で、施業情報 120 または災害情報 121があり、かつ樹木位置に関する詳細データがない場合は、樹木位置更新して” Questionable”状態に移行する。
The information reliability “Decisive” 433 in FIG. 40 indicates that the position information is “certain”.
(1) When field data is obtained by actual measurement, the tree position is updated and the “Decisive” state is maintained.
(2) If there is no operational information 120 and disaster information 121, the tree position is maintained regardless of the result of image analysis, and the "Decisive" state is maintained.
(3) If the image analysis result is inconsistent with the previous time, there is operation information 120 or disaster information 121, and there is no detailed data regarding the tree position, the tree position is updated and the state shifts to the “Questionable” state.

以上によれば、同一の画像データ源で同一の計算アルゴリズムで計出しても、間伐の前後では、樹冠および樹木位置の認識能力が異なる。間伐後に樹木位置を確定して、認識精度を高めることが出来る。また、画像による樹木位置の認識には誤差が伴うことが判明しているので、信頼性の疑わしい位置情報を可搬型属性データ特定装置 110により高信頼化することを可能としている。
図40の状態遷移図の処理は上記したが、図38の処理フローで、処理ブロック210 400で先験情報があるとは、既に計測したり計出した情報がが存在する場合には、処理ブロック211 401で現在状態で分岐して処理ブロック212〜215 402〜405で上気した処理を行なえばよい。
最後に図5に戻って、森林経営森林情報処理
165について説明する。処理内容は、図6(3)にしめされ、処理ブロック045 185 樹木2次情報計算で樹木情報のうち経年変化の監視と統計的処理が必要な胸高直径、蓄積、収量比数の計算や樹齢の更新を行なう。胸高直径、蓄積、収量比数の計算方法は当業者にあっては公知である。
処理ブロック046 186の森林特徴抽出処理は樹木ごとの樹木情報DB 136およびDEM 164を用いて特定の植生の分布状況や生育条件を検索し、分析して付加価値の高い山の幸の事業化に資する。さらに処理ブロック047 187では投資効率評価を含む森林経営支援を行なう。
According to the above, even if the same calculation algorithm is used for the same image data source, the ability to recognize the crown and the tree position differs before and after thinning. The tree position can be determined after thinning to improve recognition accuracy. Further, since it has been found that there is an error in the recognition of the tree position from the image, it is possible to make the position information with doubtful reliability highly reliable by the portable attribute data specifying device 110.
Although the process of the state transition diagram of FIG. 40 has been described above, in the processing flow of FIG. 38, if there is a priori information in the processing block 210 400, if there is already measured or calculated information, Processing may be performed by branching in the current state in block 211 401 and in the processing blocks 212 to 215 402 to 405.
Finally, returning to FIG. 5, forest management forest information processing
165 will be described. The content of the processing is shown in Fig. 6 (3). Processing block 045 185 Calculation of secondary information of trees, monitoring of aging of the tree information and statistical processing that require statistical processing, calculation of breast height diameter, accumulation, yield ratio number and tree age Update. Methods for calculating breast height diameter, accumulation and yield ratio are well known to those skilled in the art.
The forest feature extraction processing in processing block 046 186 uses the tree information DB 136 and DEM 164 for each tree to search for and analyze the distribution status and growth conditions of specific vegetation, and contributes to commercialization of mountain products with high added value. Further, processing block 047 187 provides forest management support including investment efficiency evaluation.

本発明の森林情報管理装置は森林の状況を緯度経度で詳細に管理することが出来る。樹種については、あらかじめ認識されていない未知の植生を検出できるので、希少植物を管理して付加価値の高い”山の幸”を管理収集することが出来る。また、不法植物を山間で栽培していることも検出することが出来る。   The forest information management apparatus of the present invention can manage the forest situation in detail by latitude and longitude. For tree species, unknown vegetation that has not been recognized in advance can be detected, so it is possible to manage rare plants and manage and collect high value-added “Yama no Sachi”. It is also possible to detect that illegal plants are cultivated in the mountains.

本発明の森林情報管理装置の全体構成をを示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the forest information management apparatus of this invention. 林小林班図の例である。It is an example of the Hayashi Kobayashi group diagram. 広葉樹樹冠の例である。This is an example of a broadleaf tree canopy. 樹冠による樹木検出能力に関する実証検証論文の写しである。This is a copy of an empirical verification paper on the ability of a tree to detect trees. 本発明の森林情報管理装置の情報フローの全体構成をを示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the information flow of the forest information management apparatus of this invention. 本発明の森林情報管理装置の情報処理の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the information processing of the forest information management apparatus of this invention. 本発明の森林情報管理装置の樹木情報DB(データベース)の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of tree information DB (database) of the forest information management apparatus of this invention. 本発明の森林情報管理装置のマルチスペクトル画像領域分類処理の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the multispectral image area classification | category process of the forest information management apparatus of this invention. 本発明の森林情報管理装置のマルチスペクトル画像領域分類処理のマルチスペクトル画像の相関演算領域設定方法を示す図である。It is a figure which shows the correlation calculation area | region setting method of the multispectral image of the multispectral image area classification | category process of the forest information management apparatus of this invention. 本発明の森林情報管理装置のマルチスペクトル画像領域分類処理のマルチスペクトル画像の画素間相関演算の方法を示す図である。It is a figure which shows the method of the correlation calculation between the pixels of the multispectral image of the multispectral image area classification | category process of the forest information management apparatus of this invention. 本発明の森林情報管理装置のマルチスペクトル画像領域分類処理のマルチスペクトル画像内の対象領域ごとの画素グループの統合処理の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the integration process of the pixel group for every object area | region in the multispectral image of the multispectral image area classification | category process of the forest information management apparatus of this invention. 本発明の森林情報管理装置のマルチスペクトル画像領域分類処理の全体構造を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the multispectral image area | region classification | category process of the forest information management apparatus of this invention. 処理ブロック020 の内容を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the contents of a processing block 020. 処理ブロック030 の内容を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the contents of a processing block 030. 処理ブロック032 の内容を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the contents of a processing block 032. 処理ブロック051 の内容を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the contents of a processing block 051. 処理ブロック052 の内容を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the contents of a processing block 052. 処理ブロック054 の内容を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the contents of a processing block 054. マルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブルおよび画素グループ/属性対応テ−ブル の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a multispectral image pixel / pixel group correspondence table and a pixel group / attribute correspondence table. 本発明の可搬型属性データ特定装置 110 の運用を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the portable attribute data identification apparatus 110 of this invention. 本発明の可搬型属性データ特定装置 110 の表示画面例である。It is an example of a display screen of the portable attribute data identification device 110 of the present invention. 本発明の可搬型属性データ特定装置 110 の表示画面に対応した処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process corresponding to the display screen of the portable attribute data specific device 110 of this invention. 本発明の可搬型属性データ特定装置 110 の表示画面に対応した処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process corresponding to the display screen of the portable attribute data specific device 110 of this invention. 本発明の可搬型属性データ特定装置 110 の表示画面に対応した処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process corresponding to the display screen of the portable attribute data specific device 110 of this invention. 本発明の可搬型属性データ特定装置 110 の表示画面に対応した処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process corresponding to the display screen of the portable attribute data specific device 110 of this invention. 本発明の可搬型属性データ特定装置 110 の表示画面に対応した処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process corresponding to the display screen of the portable attribute data specific device 110 of this invention. 処理ブロック002のヒストグラム平準化の動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an operation of histogram leveling in a processing block 002. 処理ブロック002のヒストグラム平準化の原理を示す概念図その1である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a principle of histogram leveling in a processing block 002. 処理ブロック002のヒストグラム平準化の原理を示す概念図その2である。FIG. 3 is a conceptual diagram 2 showing the principle of histogram leveling in a processing block 002. 処理ブロック011のヒストグラム平準化の内容を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the contents of histogram leveling in a processing block 011. 処理ブロック002のヒストグラム平準化処理前の画像データ例である。It is an example of image data before the histogram leveling process of the processing block 002. 処理ブロック002のヒストグラム平準化処理後の画像データ例である。It is an example of image data after the histogram leveling process of the processing block 002. 処理ブロック003の樹木Shading Model生成における樹冠のモデル化を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating crown modeling in the generation of a tree Shading Model in a processing block 003. 処理ブロック003の樹木Shading Model生成における樹冠の数式モデル化方式を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a mathematical expression modeling method for a tree crown in generating a tree Shading Model in a processing block 003; 処理ブロック013のヒストグラム平準化の内容を示すフローチャートである。14 is a flowchart showing the contents of histogram leveling in a processing block 013. 処理ブロック012の内容を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the contents of a processing block 012. 処理ブロック014の内容を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the contents of a processing block 014. 処理ブロック015の内容を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the contents of a processing block 015. 樹冠認識処理の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a tree crown recognition process. 情報信頼度管理処理の状態遷移を示す図である。It is a figure which shows the state transition of an information reliability management process.

100 森林情報管理装置固定部
101 演算装置A
102 マルチスペクトル画像データ装置
103 属性グループデータ装置
104 森林情報DB装置
105 データインタフェース装置A
106 オペレータ
107 新規画像
108 基準GCP
109 施業情報データ装置
110 可搬型属性データ特定装置
111 演算装置B
112 マルチスペクトル画像データ装置
113 属性グループデータ装置
114 森林情報DB装置
115 データインタフェース装置B
116 DGPS
117 表示装置兼データ入力装置
118 レーザー測距計
119 方位センサ
120 施業情報
121 災害情報
122 樹冠1
123〜125 樹冠2-1〜樹冠2-3
126 DEMデータ装置
127 森林経営情報装置
130 処理ブロック001
132 林小班
133 林小班枝番 "5−ろー39"
134 樹木位置データフュージョン処理
135 撮影条件
136 樹木情報DB
137 森林経営情報
138 マルチスペクトル画像領域分類処理
139 パンクロ画像
140〜149 処理ブロック010〜処理ブロック019
150 マルチスペクトル画像
151 森林領域
152〜158 対象領域1〜対象領域
i 〜対象領域 n
160〜163 処理ブロック020〜処理ブロック023
164 DEM
165 森林経営森林情報処理
166 文字情報ファイル

167 画像情報ファイル

168 音声情報ファイル
168 動画音声情報ファイル
170〜176 処理ブロック030〜処理ブロック036
180〜183 処理ブロック040〜処理ブロック043
185〜187 処理ブロック045〜処理ブロック047
190〜194 処理ブロック050〜処理ブロック054
200〜203 処理ブロック060〜処理ブロック063
210〜216 処理ブロック070〜処理ブロック076
220〜226 処理ブロック080〜処理ブロック086
230 H座標軸
231 V座標軸
232 画素kl
233 マルチスペクトル画像 画素/画素グループ対応テ−ブル
234 画素グループ/属性対応テ−ブル
240 支柱
241 タブレットPC
242 表示画面
243 信号ケーブル
244 現在位置
245 目標位置
246 目標位置方向
247 目標表示方向
248 目標
249 非目標
250 現在位置データ表示欄
251 属性表示欄
252 属性操作SW
253 測距操作SW
254 先験実測樹木位置
255 先験画像抽出樹木位置
256 森林表示部
257 今回実測樹木位置
260〜262 処理ブロック090〜処理ブロック092
270〜274 処理ブロック100〜処理ブロック104
280〜284 処理ブロック110〜処理ブロック114
290〜301 処理ブロック120〜処理ブロック131
310〜321 処理ブロック140〜処理ブロック151
330〜340 処理ブロック160〜処理ブロック170
350〜356 処理ブロック180〜処理ブロック186
360 H座標軸
361 V座標軸
362 画素kl 362
363 ヒストグラム平準化フィルタ
370 度数軸 Y
371 輝度軸 X
372 平準化度数
373 輝度最大値 a
374 輝度最小値 b
375 輝度上限値 Xmax
376 輝度下限値 Xmin
377 輝度値 x
378 確率密度分布 P(x)
379 確率密度分布 Q(x)
380 輝度値 xe
381 度数分布 Pi
382 度数分布 Qi
383 輝度値 xi
384 輝度値 xei
390 樹木楕円体モデル
391 樹木地表位置
392 楕円体座標系
393 View座標系
380 視線方向
381 日射方向
400〜405 処理ブロック200〜処理ブロック205
410〜417 処理ブロック210〜処理ブロック217
420〜427 処理ブロック220〜処理ブロック227
430 情報信頼度"None"
431 情報信頼度"So-So"
432 情報信頼度"Questionable
"
433 情報信頼度"Decisive"
434 凡例
100 Forest information management device fixing part
101 Arithmetic unit A
102 Multispectral image data device
103 Attribute group data device
104 Forest information database system
105 Data interface device A
106 Operator
107 New images
108 Standard GCP
109 Operation information data device
110 Portable attribute data identification device
111 Arithmetic unit B
112 Multispectral image data device
113 attribute group data device
114 Forest information database system
115 Data interface device B
116 DGPS
117 Display and data input device
118 laser rangefinder
119 Direction sensor
120 Operational information
121 Disaster information
122 Crown 1
123 to 125 Crown 2-1 to Crown 2-3
126 DEM data device
127 Forest management information device
130 Processing block 001
132 Hayashi Small Team
133 Hayashi Kodama branch "5-ro-39"
134 Tree position data fusion processing
135 Shooting conditions
136 Tree Information DB
137 Forest management information
138 Multispectral Image Region Classification Processing
139 panchromatic images
140 to 149 Processing block 010 to Processing block 019
150 multispectral image
151 Forest area
152 to 158 Target area 1 to target area i to target area n
160 to 163 Processing block 020 to Processing block 023
164 DEM
165 Forest management Forest information processing
166 Character information file

167 Image information file

168 Audio information file
168 Video information file
170 to 176 Processing block 030 to Processing block 036
180 to 183 Processing block 040 to Processing block 043
185 to 187 Processing block 045 to Processing block 047
190 to 194 Processing block 050 to Processing block 054
200 to 203 Processing block 060 to Processing block 063
210 to 216 Processing block 070 to Processing block 076
220 to 226 Processing block 080 to Processing block 086
230 H coordinate axis
231 V coordinate axis
232 pixels kl
233 Multispectral image Pixel / pixel group correspondence table
234 Pixel group / attribute correspondence table
240 props
241 tablet PC
242 display screen
243 signal cable
244 Current position
245 Target position
246 Target position direction
247 Target display direction
248 goals
249 Non-target
250 Current position data display column
251 Attribute display field
252 Attribute operation SW
253 Distance control SW
254 Location of trees measured a priori
255 Prior Image Extraction Tree Position
256 Forest display
257 Current measured tree position
260 to 262 Processing block 090 to Processing block 092
270 to 274 Processing block 100 to Processing block 104
280 to 284 Processing block 110 to Processing block 114
290 to 301 Processing block 120 to Processing block 131
310 to 321 Processing block 140 to Processing block 151
330 to 340 Processing block 160 to Processing block 170
350 to 356 Processing block 180 to Processing block 186
360 H coordinate axis
361 V coordinate axis
362 pixels kl 362
363 Histogram leveling filter
370 Frequency axis Y
371 Luminance axis X
372 Leveling frequency
373 Maximum brightness a
374 Minimum brightness b
375 Upper limit of brightness Xmax
376 Lower brightness limit Xmin
377 Luminance value x
378 probability density distribution P (x)
379 probability density distribution Q (x)
380 Luminance value xe
381 Frequency distribution Pi
382 Frequency distribution Qi
383 Luminance value xi
384 luminance value xei
390 Tree ellipsoid model
391 Tree surface position
392 Ellipsoidal coordinate system
393 View coordinate system
380 Gaze direction
381 Solar radiation direction
400 to 405 Processing block 200 to Processing block 205
410 to 417 Processing block 210 to Processing block 217
420 to 427 Processing block 220 to Processing block 227
430 Information reliability "None"
431 Information reliability "So-So"
432 Information Reliability "Questionable
"
433 Information reliability "Decisive"
434 Legend

Claims (3)

樹木の樹種、林齢、市町村識別情報、林班識別情報、小班識別情報、枝番識別情報を含む、測定時期および測定方法の異なる森林に関する情報(森林情報)を
緯度および経度を含む位置情報により、当該森林を構成する個別の樹木に対応した情報(樹木情報)を特定して、当該森林情報を管理し、更新することを特徴とする森林情報管理装置であって、
当該森林を構成する個別の樹木情報の測定方法として、(1)GCP(グランド・コントロール・ポイント)により位置較正された航空写真または衛星画像のオルソ画像の多スペクトルマルチスペクトル画像の画素より構成される画像の領域を、当該画像の画素により樹冠領域および樹種ごとに分類し、当該分類した画像に対して当該オルソ画像のパンクロ画像を、局所的にヒストグラムを平準化する操作をした上で日射方向と撮影方向に対応することを含む樹木のシェーディングモデルとの相関演算で樹冠を検出し、個別の樹木の位置を緯度と経度を基準に求め、樹冠の大きさを求め、樹種を求めることにより当該森林情報を構成する個別の樹木情報を森林情報に付加することを特徴とする方法、
および、もうひとつの樹木情報の測定方法として、
(2)DGPS(Differential Global Positioning System )を含む精密位置標定装置、画像表示装置、データ入力装置、演算装置、電子コンパス、レーザー距離計、および画像データ、画像の樹種領域分類データ、樹木の位置の緯度経度データを含むデータを記憶したデータベース装置を含む構成部分より成る可搬型樹木情報特定装置を用い、当該分類した領域に含まれる画素に対応する実際の対象物を直接目視確認可能な地上の近傍に当該可搬型樹木情報特定装置を設置し、精密位置標定装置により設置位置の緯度経度を測定し、電子コンパスで当該対象物の方位を計測し、目視またはレーザー測距により当該対象物との距離を計測し、個別の樹木の位置を緯度と経度を基準に求め、
データベース装置内部の当該緯度経度に対応したマルチスペクトル画像データおよびマルチスペクトル画像の領域分類データを含む画像を検索して画像表示装置に表示し、当該分類した領域に含まれる画素と実際の対象物の樹種を含む個別の樹木情報との対応を確認して、データ入力装置よりその確認結果を入力し、樹種を求め樹冠の大きさを求め、森林情報とする方法、
(1)および(2)を含む樹木情報の測定方法を用いることを特徴とする森林情報管理装置。
Information on forests with different measurement timing and measurement methods (forest information), including latitude and longitude, including tree species, forest age, municipality identification information, forest group identification information, small group identification information, branch number identification information A forest information management device characterized by identifying information (tree information) corresponding to individual trees constituting the forest, managing and updating the forest information,
As a method for measuring individual tree information constituting the forest, it is composed of (1) pixels of multispectral multispectral image of aerial image of satellite image or satellite image calibrated by GCP (Grand Control Point). The region of the image is classified by the crown region and the tree species by the pixel of the image, and the panchromatic image of the ortho image is subjected to the operation of leveling the histogram locally with respect to the classified image, and the solar radiation direction. By detecting the crown by correlation with the shading model of the tree including correspondence to the shooting direction, obtaining the position of each tree based on the latitude and longitude, obtaining the size of the crown, and obtaining the tree species, the forest A method characterized by adding individual tree information constituting the information to the forest information;
And as another method for measuring tree information,
(2) Precision positioning device including DGPS (Differential Global Positioning System), image display device, data input device, arithmetic device, electronic compass, laser distance meter, and image data, tree species region classification data, tree position Using the portable tree information identification device composed of components including the database device that stores the data including latitude and longitude data, the vicinity of the ground where the actual object corresponding to the pixel included in the classified area can be directly visually confirmed The portable tree information identification device is installed in, the latitude and longitude of the installation position are measured by the precision position locator, the direction of the target object is measured by an electronic compass, and the distance from the target object is visually or laser measured. To measure the position of individual trees based on the latitude and longitude,
An image including multispectral image data corresponding to the latitude and longitude inside the database device and region classification data of the multispectral image is retrieved and displayed on the image display device, and the pixels included in the classified region and the actual target object are displayed. Confirming the correspondence with individual tree information including tree species, inputting the confirmation result from the data input device, obtaining the tree species, obtaining the size of the crown, and making it forest information,
A forest information management apparatus using a method for measuring tree information including (1) and (2) .
請求項1において可搬型属性データ特定装置の画像表示装置の画面を視認する方向と当該分類した領域に含まれる画素と対応する実際の対象物を視認する方向が同一となるようにするために画像表示装置に方位検出器を設置し、方位検出器の検出結果に応動して表示画面を回転させ常に画面上方が、当該分類した領域に含まれる画素と対応する実際の対象物を視認する方向と同一となるようにし、
さらにレーザー測距計を画面上方で当該対象物の方向に指向させて当該対象物との距離を計測するか、表示画面の縮尺を手動で変更して目視で当該対象物との距離を計測することを特徴とする可搬型樹木情報特定装置
2. An image according to claim 1, wherein the direction for visually recognizing the screen of the image display device of the portable attribute data specifying device is the same as the direction for visually recognizing the actual object corresponding to the pixels included in the classified area. An orientation detector is installed in the display device, the display screen is rotated in response to the detection result of the orientation detector, and the upper part of the screen is always in the direction of visually recognizing the actual object corresponding to the pixels included in the classified area. To be identical,
Furthermore, the laser rangefinder is directed toward the target object at the top of the screen to measure the distance to the target object, or the scale of the display screen is manually changed and the distance to the target object is visually measured. Portable tree information identification device characterized by
請求項1において、個別の樹木ごとに特定した緯度および経度を含む位置情報を基準とすることにより、測定時期および測定方法の異なる樹木の位置を含む樹木情報の信頼性を評価し、更新することを特徴とする森林情報管理装置。

In Claim 1, the reliability of the tree information including the position of the tree having a different measurement time and measurement method is evaluated and updated by using the position information including the latitude and longitude specified for each individual tree as a reference. Forest information management device characterized by

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