JP6935512B2 - 地物地盤高別色付画像生成装置及び地物高別色付画像生成プログラム - Google Patents

Description

本発明は、地物地盤高別色付画像生成装置に関する。

地形の凹凸を色の配色で三次元的に見せる特許文献１の視覚化処理システムがある。この視覚化処理システムは、ベクトル場を三次元の座標空間に写像して対応する座標点列を得て、この座標点列を連結する面の局所領域で第１の浮上度を求める。

そして、座標点列を連結する面の局所領域での第２の沈下度を求め、この第２の浮上度と第１の沈下度とを重み付け合成して座標点列を連結する面の局所領域で浮沈度を求める。

そして、座標空間を二次元面に写像し、座標点列を連結する面の局所領域に対応する二次元面上の領域に浮沈度に対応する諧調表示を行うものである。このとき、浮沈度に応じて赤色にする。これを赤色立体地図画像と称している。

一方、特許文献２のカラー標高傾斜図作成システムは、データ記憶手段に記憶されたＤＥＭデータに基づいて標高値に色を割り当て、標高値に応じて色が遷移するグラデーションカラーで表現したカラー標高図を作成し、またＤＥＭデータに基づいて傾斜値を算出するとともに傾斜値に濃度を割り当て、傾斜値を濃淡で表現したグレイスケール傾斜図を作成する。

そして、作成されたカラー標高図と、作成されたグレイスケール傾斜図と、を合成してカラー標高傾斜図を作成する。さらに、カラー標高図の不透明度とグレイスケール傾斜図の不透明度とを異なる不透明度とするとともに、グレイスケール傾斜図の不透明度に比してカラー標高図の不透明度を小さい値として、カラー標高図とグレイスケール傾斜図とを合成している。

特許第３６７０２７４号公報 特許第４７７１４５９号公報

しかしながら、特許文献１の視覚化処理システムは、座標点列を連結する面の局所領域に対応する二次元面上の領域に浮沈度に対応する諧調表示を行うことで赤色立体地図を作成するものである。高さを強調して赤色を付けている。

このため、例えば都市部においては高いビルが存在すると、影が強調されて、その結果、ビルの縁が黒く表示されることになる。また、道路に影ができることになる。従って画像が汚くなる。

一方、特許文献２のカラー標高傾斜図作成システムは、地盤の標高に色を付け、傾斜に濃淡（グレイスケール）を付けるものであるので、ビルの高さを色で知ることができない。

本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、都市のエリアの地物の高さを、その高さに応じて色で表示し、かつ画像が汚くならない地物地盤高別色付画像生成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る地物地盤高別色付画像生成装置は、エリアの数値標高モデル（DEM）を記憶する数値標高モデル用記憶手段と、
このエリアの数値表層モデル（DSM）を記憶する数値表層モデル用記憶手段と、
前記数値標高モデル（DEM）と数値表層モデル（DSM）との差であるDHMをＤＨＭ用記憶部に生成するＤＨＭ化手段と、
前記ＤＨＭのメッシュ毎に、斜度を求め、この斜度に応じたグレイスケールの濃淡値をメッシュに割り付けた斜度画像を生成する手段と、
前記数値表層モデル（ＤＳＭ）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を一定倍に下げて、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた第１の赤色立体画像を第１の赤色立体画像用記憶手段に生成する手段と、
前記数値標高モデル（DEM）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を所定倍に上げて、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた第２の赤色立体画像を第２の赤色立体画像用記憶手段に生成する手段と、
前記ＤＨＭのメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている地物の高さを読み込み、この地物の高さに応じて色値をそのメッシュに割り付けた比高段彩画像を比高段彩画像用記憶手段に生成する手段と、
前記斜度画像と前記比高段彩画像とを重ね合わせた地物高比較画像を地物高比較画像用記憶手段に生成する手段と、
前記第１の赤色立体画像と前記地物高比較画像とを重ね合わせた地物高別色付画像を地物高別色付画像用記憶手段に生成する手段と、
前記地物高比較画像と前記第２の赤色立体画像とを合成し、メッシュ毎にそのメッシュの高さ及び傾斜に応じた色で現した地物高比較画像を地物高比較画像用記憶手段に生成する手段とを備えたことを要旨とする。

以上のように、本発明によれば、地形を、その高さ及び傾斜に応じた色で現し、かつ地物をその高さ及び傾斜に応じた色で現した地形地物高別色付画像を得ることができる。

実施の形態１の地物地盤高別色付画像生成装置の概念を説明する構成図である。 実施の形態１の地物地盤高別色付画像生成装置の処理のフローチャートである。 赤色立体画像化処理による建物の影の説明図である。 ０．２倍強調による効果の説明図である。 第１の赤色立体画像ＧＱ（０．２倍強調）の説明図である。 斜度画像ＧＳの説明図である。 オーバーハングの説明図である。 ＣＲＴの説明図である。 段彩画像ＧＤの説明図である。 ビル高比較画像ＧＭの説明図である。 地物高別色付画像ＧＨの説明図（１／２）である。 地物高別色付画像ＧＨの説明図（２／２）である。 実施の形態１の主要各部の動作を説明するフローチャートである。 ５倍強調の説明図（１／２）である。 ５倍強調の説明図（２／２）である。 第２の赤色立体画像の説明図である。 第１の地物高比較画像ＧＥＣの説明図である。 第１の地形地物高別色付画像ＧＨＣの説明図である。 実施の形態２の地物地盤高別色付画像生成装置の概略構成図である。 実施の形態２の地物地盤高別色付画像生成装置の処理を説明するフローチャートである。 地物高別色付画像ＧＨ´の説明図である。 ＤＥＭデータの説明図である。 赤色立体画像作成部の概略構成図である。 地上開度及び地下開度の原理説明図である。 地上開度及び地下開度の主要パターン説明図である。 地上開度及び地下開度の立体的説明図である。 地上開度及び地下開度の標本地点及び距離の説明図である。 傾斜赤色化立体画像の生成過程説明図である。 赤色立体画像ＫＧｉのデータ構造の説明図である。

実施の形態は、オブリークカメラで撮影したデータを用いたものを実施の形態１として説明し、レーザデータを用いたものを実施の形態２として説明する。また、第１の実施の形態及び実施の形態２では、同様な機能を有する各部及び情報には、「第１」又は「第２」を付加して説明する。

＜実施の形態１＞
図１は実施の形態１の地物地盤高別色付画像生成装置の概念を説明する構成図である。実施の形態１では地物を、都市の建物、樹木、道路等として説明する。

図１に示すように実施の形態１の地物地盤高別色付画像生成装置は、第１のコンピュータ本体部１００と、第１の表示部２００等より構成されている。

第１のコンピュータ本体部１００は、オブリークカメラ画像用記憶部１０２と、３Ｄ都市モデル作成部１０７と、３Ｄ都市モデル用記憶部１０９と、第１の点群ＬＡＳファイル化部１２１と、第１のＬＡＳデータ用記憶部１２３と、第１のＤＳＭ化部１２５と（例えば、２０ｃｍＤＥＭ）、第１のＤＳＭ用データ用記憶部１２４と、第１の差分化部１２７と、第１の差分化データ用記憶部１２９と、５ｍメッシュの地盤ＤＥＭ（国土地理院）を記憶した地盤ＤＥＭ用記憶部１３１とを備えている。

また、第１のＤＥＭ化部１３３（例えば、２ｍメッシュ）と、２ｍ地盤ＤＥＭを記憶する２ｍ地盤ＤＥＭ用記憶部１３５と、第１のＤＨＭ化部１３７と、第１の斜度画像作成部１４１と、第１の斜度画像用記憶部１４３と、第１の赤色立体画像作成部１４５（例えば、高さ０．２倍強調）と、第１の段彩画像作成部１４７と、第１の地物高別色付画像作成部１５１と、第１のビル高比較画像作成部１５０等を備えている。

また、第１の斜度画像用記憶部１４３と、第１の赤色立体画像用記憶部１４８（０．２倍強調用）と、第１の段彩画像用記憶部１４９と、第１の地物高別色表示画像用記憶部１５２と、第１のビル高比較画像用記憶部１５３と、第２の赤色立体画像作成部１５４（高さ５倍強調）と、第１の地物高比較画像作成部１５８と、第１の地形地物高別色付画像作成部１６２等を備えている。

さらに、第２の赤色立体画像用記憶部１６１（５倍強調用）と、第１の地物高比較画像用記憶部１６０と、第１の地形地物高別色付画像作用記憶部１６４等を備えている。

なお、ＤＥＭ（(Digital Elevation Model)は数値標高モデルと称されるものであり、ＤＳＭ(Digital Surface Model)は、数値表層モデルと称されるものである。また、DHM (Digital Height Model)は、地物自体の高さをモデル化したものである。

オブリークカメラ画像用記憶部１０２は、航空機１０等に搭載したオブリークカメラ１２で地上の都市エリアを撮影したオブリークカメラ画像Ｃｉを記憶している。

例えば、撮影位置及び姿勢（外部標定）を推定して求め、その視差を用いて三角測量の計算式で各画素の３次元座標（相互標定）を求めてさらにノイズ除去を行って、これらの３次元座標に基づく立体モデルのメッシュに対応点の色情報を付与して３Ｄモデルを生成する。

このオブリークカメラ画像Ｃｉは、直下視画像Ｃａと、前方視画像Ｃｂと、後方視画像Ｃｃと、左方視画像Ｃｄと、右方視画像Ｃｅとからなる。

また、オブリークカメラ画像Ｃｉには、オブリークカメラ１２の番号と、カメラ種類と、画像解像度と、ＣＣＤ素子サイズと、焦点距離と、撮影時刻と、撮影時での姿勢θｐと、高度等が関連付けられている。

前述の航空機１０は、都市エリアを高度１０００ｍで、数回〜数十回飛行してレーザデータＲｉ及びオブリークカメラ画像Ｃｉを得るのが好ましい。

３Ｄ都市モデル作成部１０７は、オブリークカメラ画像Ｃｉ（例えば、Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄ、Ｃｅ）を用いて三次元画像（テクスチャー）を作成する。この三次元画像を３Ｄ都市モデル画像Ｍｉとして３Ｄ都市モデル用記憶部１０９に記憶する。この３Ｄ都市モデル画像Ｍｉの各々のピクセルには、三次元座標が割り付けられている。

第１の点群ＬＡＳファイル化部１２１は、３Ｄ都市モデル用記憶部１０９の３Ｄ都市モデル画像ＭｉをＬＡＳファイル化して第１のＬＡＳデータ用記憶部１２３に記憶する。

第１のＤＳＭ化部１２５は、第１のＬＡＳデータ用記憶部１２３のＬＡＳデータに基づいて２０ｃｍＤＳＭを第１のＤＳＭ用データ用記憶部１２４に生成する。

第１のＤＥＭ化部１３３（例えば、２ｍメッシュ）は、地盤ＤＥＭ用記憶部１３１に記憶されている、都市エリアの５ｍメッシュの地盤ＤＥＭ（以下、５ｍ地盤ＤＥＭという）を地盤ＤＥＭ用記憶部１３１から読み込み、この５ｍ地盤ＤＥＭを２ｍＤＥＭにして、２ｍ地盤ＤＥＭ用記憶部１３５に生成する。

第１の差分化部１２７は、第１のＤＳＭ用データ用記憶部１２４の２０ｃｍＤＳＭと地盤ＤＥＭ用記憶部１３１の２ｍ地盤ＤＥＭの差を差分化画像データ（ＤＨＭ＝ＤＳＭ−ＤＥＭ）として第１の差分化データ用記憶部１２９に記憶する。なお、具体的な説明はフローチャートの箇所で説明する。

第１のＤＨＭ化部１３７は、第１の差分化データ用記憶部１２９の差分化画像データに基づくＤＨＭを生成し、これを第１のＤＨＭデータ用記憶部１３９に記憶する。

第１の斜度画像作成部１４１は、第１のＤＳＭ用データ用記憶部１２４の２０ｃｍＤＳＭのメッシュ毎に斜度を求め、この斜度に基づく第１の斜度画像ＧＳを第１の斜度画像用記憶部１４３に生成する。

第１の赤色立体画像作成部１４５（例えば、高さ０．２倍強調）は、第１のＤＳＭ用データ用記憶部１２４の２０ｃｍＤＳＭのメッシュ毎に高さ(ｚ値：標高値ともいう）を読み込む。そして、この高さを例えば０．２倍強調したデータを第１の赤色立体画像用記憶部１４８に生成する。そして、０．２倍強調したデータを赤色立体画像化する（以下、第１の赤色立体画像ＧＱ（０．２倍強調）と称する）。

つまり、数値表層モデル（ＤＳＭ）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を一定倍（０．２倍強調）に下げて、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して、複数方向の地上開度（平均）、地下開度（平均）、斜度（平均）を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた赤色立体画像を生成する。

第１の段彩画像作成部１４７は、第１のＤＨＭデータ用記憶部１３９のＤＨＭを用いて第１の段彩画像ＧＤを第１の段彩画像用記憶部１４９に生成する。

第１のビル高比較画像作成部１５０は、第１の斜度画像用記憶部１４３の斜度画像ＧＳ（図６参照）と、第１の段彩画像用記憶部１４９の段彩画像ＧＤ（図９参照）とを重ねて第１のビル高比較画像ＧＭを第１のビル高比較画像用記憶部１５３に生成する（図１０参照）。この第１の段彩画像ＧＤを第１のＤＨＭ高度段彩画像とも称する。

第１の地物高別色付画像作成部１５１は、第１のビル高比較画像用記憶部１５３の第１のビル高比較画像ＧＭと、第１の赤色立体画像用記憶部１４８の第１の赤色立体画像ＧＱ（０．２倍強調）とを重ねて第１の地物高別色付画像ＧＨ（例えば、第１のクールマップともいう）を第１の地物高別色表示画像用記憶部１５２に生成する。

第２の赤色立体画像作成部１５４（高さ５倍強調）は、２ｍ地盤ＤＥＭ用記憶部１３５の２ｍＤＥＭのメッシュ毎に、高さ（標高値）を読み込む。そして、この高さを５倍強調したデータを第２の赤色立体画像用記憶部１６１に記憶する。これを第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調）と称する。

つまり、数値標高モデル（ＤＥＭ）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を数倍（５倍強調）に上げて、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調）を生成する。

第１の地物高比較画像作成部１５８は、第１のビル高比較画像用記憶部１５３の第１のビル高比較画像ＧＭ（第１のＤＨＭ高度段彩画像：図１０参照）と、第２の赤色立体画像用記憶部１６１の第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調）とを合成し、地形（道路、斜面）を、その高さ及び傾斜に応じた色で現した第１の地物高比較画像ＧＥＣを第１の地物高比較画像用記憶部１６０に生成する。

第１の地形地物高別色付画像作成部１６２は、第２の赤色立体画像用記憶部１６１の第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調：図１６参照）と、第１の段彩画像用記憶部１４９の第１の段彩画像ＧＤ（図９参照）と、第１の赤色立体画像用記憶部１４８の第１の赤色立体画像（０．２倍強調：）と合成し、地形（道路、斜面）を、その高さ及び傾斜に応じた色で現し、かつ地物（ビル、樹木等）の高さ及び傾斜に応じた色で現した第１の地形地物高別色付画像ＧＨＣ（第１のスーパクールマップともいう）を第１の地形地物高別色付画像用記憶部１６４に生成する。

第１の表示処理部１５５は、第１のＤＨＭデータ用記憶部１３９のＤＨＭ、第１の斜度画像用記憶部１４３の第１の斜度画像ＧＳ、第１の赤色立体画像用記憶部１４８の第１の赤色立体画像ＧＱ（０．２倍強調）又は第１の段彩画像用記憶部１４９の第１の段彩画像ＧＤ、第１の地物高比較画像用記憶部１６０の第１の地物高比較画像ＧＥＣ若しくは、第２の赤色立体画像用記憶部１６１の第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調）或いは第１の地形地物高別色付画像用記憶部１６４の第１の地形地物高別色付画像ＧＨＣ（第１のハイブリットクールマップ）を第１の表示部１００に表示する。

上記のように構成された実施の形態１の地物地盤高別色付画像生成装置の処理を図２のフローチャートを用いて以下に説明する。図２はオブリークカメラ画像を用いた場合の処理である。

図２に示すように、３Ｄ都市モデル作成部１０７は、オブリークカメラ画像用記憶部１０２のオブリークカメラ画像Ｃｉ（例えば、Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄ、Ｃｅ）を読み込む（Ｓ１０）。

次に、３Ｄ都市モデル作成部１０７は、オブリークカメラ画像Ｃｉ（例えば、Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄ、Ｃｅ）を用いて３Ｄ都市モデル画像Ｍｉを３Ｄ都市モデル用記憶部１０９に生成する。また、第１の点群ＬＡＳファイル化部１２１は、３Ｄ都市モデル用記憶部１０９の３Ｄ都市モデル画像ＭｉをＬＡＳファイル化して（ＬＡＳデータともいう）、第１のＬＡＳデータ用記憶部１２３に生成する（Ｓ１２）。

そして、第１のＤＳＭ化部１２５は、第１のＬＡＳデータ用記憶部１２３のＬＡＳデータに基づいて２０ｃｍＤＳＭを第１のＤＳＭ用データ用記憶部１２４に生成する。

一方、第１の赤色立体画像作成部１４５（例えば、高さ０．２倍強調）は、第１のＤＳＭ用データ用記憶部１２４の２０ｃｍＤＳＭのメッシュを順次指定し、このメッシュから距離Ｌにおけるメッシュに割り付けられている高さ（ｚ値、標高値）を読み込む。そして、この高さを例えば０．２倍強調した後で、第１の赤色立体画像ＧＱ（０．２倍強調）を第１の赤色立体画像用記憶部１４８に生成する。

赤色立体画像化処理は、図３に示すように、建物が高ければ、高いほど建物（例えば、ビルＢＬ）の周囲が影となって、その結果、黒っぽくなる。図３においては影ＳＤを深い緑で現している。このため、図４に示すように高さを０．２倍強調する。

これによって、図４（ａ）に示す、高いビルＢＬの高さ（ｚ値）が、図４（ｂ）に示すように、低くなった高さ（ｚ´＝０．２×Ｚ）の低いビルＢＬとなり、影ＳＤが小さくなる。また、赤色立体画像化処理を施すので、ビルＢＬのエッジが少し強調されている。

この第１の赤色立体画像ＧＱ（０．２倍強調：ＤＳＭ）の作成にあたっては、距離Ｌ（考慮距離ともいう）を例えば、１０ピクセル分（１ｍ程度）にしている。また、赤色立体地図の作成については後述する。この距離Ｌは、建物の高さで変更している。

この第１の赤色立体画像ＧＱ（０．２倍強調）を図５に示す。図５に示すように、全体が赤みを帯びており、ビルのエッジが強調されており、高さが高くなるほどに白っぽくあらわされている。赤色立体画像は、メッシュに座標が割り付けられているので、赤色立体
地図とも称する。

そして、第１の斜度画像作成部１４１は、第１のＤＳＭ用データ用記憶部１２４の２０ｃｍＤＳＭのメッシュ毎に斜度を求め、この斜度に基づく斜度画像ＧＳを第１の斜度画像用記憶部１４３に生成する（Ｓ１８）。

この斜度画像ＧＳを図６に示す。図６に示す斜度画像ＧＳはモノクロであり、水平（斜度０度）は白、斜度０度付近（０度含まず）〜９９度までは、黒で現している。図６に示すように、ビルＢＬの形と道路の形状とが分かる。

一方、第１のＤＥＭ化部１３３（例えば、２ｍＤＥＭ）は、地盤ＤＥＭ用記憶部１３１に記憶されている、都市エリアの５ｍ地盤ＤＥＭを地盤ＤＥＭ用記憶部１３１から読み込む（Ｓ２０）。

そして、この５ｍ地盤ＤＥＭを２ｍのメッシュにした２ｍＤＥＭを第１のＤＥＭ用記憶部１３５（例えば、２ｍメッシュ）に生成する（Ｓ２２）。

そして、第１の差分化部１２７は、第１のＤＳＭ用データ用記憶部１２４の２０ｃｍＤＳＭと地盤ＤＥＭ用記憶部１３１の２ｍ地盤ＤＥＭの差を差分化画像データ（ＤＨＭ＝ＤＳＭ−ＤＥＭ）として求める（Ｓ２４）。この結果を第１の差分化データ用記憶部１２９に記憶する。

具体的には、５ｍ地盤ＤＥＭの各々のメッシュにおける２０ｃｍＤＳＭの座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求め、この座標（ｘ，ｙ，ｚ）と２０ｃｍＤＳＭとの差を差分化画像データ（ＤＨＭ＝ＤＳＭ−ＤＥＭ）として求める。

図７（ａ）にＤＳＭを示す。図７（ａ）は、樹木としている。図７（ｂ）には、図７（ａ）のＤＨＭを断面で示している。図７（ｃ）に示すようにオーバーハングが黒となる。

そして、第１のＤＨＭ化部１３７は、第１の差分化データ用記憶部１２９の差分化画像データに基づくＤＨＭを第１のＤＨＭデータ用記憶部１３９に生成する（Ｓ２４）。つまり、図７（ｂ）に示すように、樹木の高さが得られることになる。

そして、第１の段彩画像作成部１４７は、ＣＲＴ定義（高さに応じた色値）を入力して、第１のＤＨＭデータ用記憶部１３９のＤＨＭの第１の段彩画像ＧＤ（比高段彩画像ともいう）を第１の段彩画像用記憶部１４９に生成する（Ｓ２８）。ＣＲＴは、図８に示す。

すなわち、図９に示すように、第１の段彩画像ＧＤ（比高段彩画像ともいう）は、高いビルＢＬが紫で表示されたり、このビルより次に低いビルＢＬが赤っぽい紫、これより低いビルＢＬが朱色で表示されたり、さらに低いビルＢＬが黄色で表示されることになる。従って、ビルＢＬの高さ比べ図として使用できる。

そして、第１のビル高比較画像作成部１５０は、第１の斜度画像用記憶部１４３の斜度画像ＧＳ（図６参照）と、第１の段彩画像用記憶部１４９の段彩画像ＧＤ（図９参照）とを重ねて第１のビル高比較画像ＧＭを第１のビル高比較画像用記憶部１５３に生成する（Ｓ３０）。この第１の段彩画像ＧＤを第１のＤＨＭ高度段彩画像とも称する。

図１０にビル高比較画像ＧＭを示す。図１０に示すように、道路の低いところ（下り坂道）がグレーで表現されたり、高いビルＢＬが紫、次に低いビルＢＬが朱色、さらに低いビルＢＬが黄色に現される。従って、ビルＢＬの形と、ビルＢＬの高さと、道路の傾斜（高さ）とが色で分かることになる。

次に、第１の地物高別色付画像作成部１５１が第１のビル高比較画像用記憶部１５３の第１のビル高比較画像ＧＭ（図１０参照）と、第１の赤色立体画像用記憶部１４８の第１の赤色立体画像ＧＱ（０．２倍強調：図５参照）とを重ねて第１の地物高別色付画像ＧＨを第１の地物高別色表示画像用記憶部１５２に生成する。

第１の地物高別色付画像ＧＨを図１１及び図１２に示す。図１１に示すように、第１の地物高別色付画像ＧＨ（クールマップともいう）には、高いビルＢＬが紫、次に低いビルＢＬが朱色、さらに低いビルＢＬが黄緑、道路の下り坂がグレーとなっている。また、全体が少し赤みを帯びている。つまり、ビルＢＬ、道路、地形の変化が色で判別できている。また、図１２に示すように、車も色で現せている。また、人も色で現せる。

すなわち、都市図を微分化し、これに色のバリェーションを施し、軽く赤色を帯びさせて影を小さくしている。

また、自動的に地物の高さが色別で現されるので、オペレータが標高を与える作業をする必要がない。

そして、第１のＤＥＭ化部１３３（例えば、２ｍメッシュ）、第２の赤色立体画像作成部１５４（高さ５倍強調）、第１の地物高比較画像作成部１５８及び第１の地形地物高別色付画像作成部１６２は図１３に示す処理を行う。

図１３に示すように、第１のＤＥＭ化部１３３（例えば、２ｍメッシュ）は、地盤ＤＥＭ用記憶部１３１に記憶されている、都市エリアの５ｍメッシュの地盤ＤＥＭ（以下、５ｍ地盤ＤＥＭという）を地盤ＤＥＭ用記憶部１３１から読み込む（Ｓ３５ａ）。

そして、この５ｍ地盤ＤＥＭを２ｍＤＥＭにして、２ｍ地盤ＤＥＭ用記憶部１３５に生成する（Ｓ３５ｂ）。

一方、第２の赤色立体画像作成部１５４（高さ５倍強調）は、２ｍ地盤ＤＥＭ用記憶部１３５の２ｍＤＥＭのメッシュを順次指定し、この指定毎に、このメッシュを中心にして距離Ｌ（例えば、２００ｐｉｘ分）の各々のメッシュに割り付けられて高さ（標高値）を読み込む。そして、距離Ｌ（例えば、２００ｐｉｘ分）におけるメッシュ（ピクセル）に割り付けられている高さ（ｚ値：標高値）を５倍強調（図１４参照、図１５参照）した後で、第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調）を生成する（Ｓ３５ｃ：図１６参照）。

なお、図１４においては、地盤を５倍強調し、ビルＢＬを０．２倍強調した例を示している。また、図１５においては、地盤を断面で示して、この地盤を５倍強調した例を示している。

そして、この第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調）を第２の赤色立体画像用記憶部１６１に記憶する（Ｓ３５ｄ）。

つまり、数値標高モデル（ＤＥＭ）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を数倍（５倍強調）に上げ、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲（例えば、距離Ｌの範囲）を定義して、複数方向の地上開度（平均）、地下開度（平均）、斜度（平均）を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調）を生成する。すなわち、図１６に示すように、平坦な地盤の傾斜が強調されて、それが傾斜に応じた赤ぽい色で現されることになる。

一方、第１の地物高比較画像作成部１５８は、第１のビル高比較画像用記憶部１５３の第１のビル高比較画像ＧＭ（第１のＤＨＭ高度段彩画像：図１０参照）を読み込む（Ｓ３４ｅ）。

そして、第２の赤色立体画像用記憶部１６１の第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調）と、この第１のビル高比較画像ＧＭ（第１のＤＨＭ高度段彩画像：図１０参照）とを合成し、地形（道路、斜面）を、その高さ及び傾斜に応じた色で現した第１の地物高比較画像ＧＥＣ（図１７参照）を第１の地物高比較画像用記憶部１６０に生成する（Ｓ３５ｆ）。

一方、第１の段彩画像作成部１４７は、ＣＲＴ定義（高さに応じた色値：図８参照）を読み込む（Ｓ３５ｇ）。

そして、第１のＤＨＭデータ用記憶部１３９のＤＨＭ（２ｍメッシュ）を、このＣＲＴに基づいて色づけした第１の段彩画像ＧＤを第１の段彩画像用記憶部１４９に生成する（Ｓ３５ｈ）。

一方、第１の地形地物高別色付画像作成部１６２は、第１の地物高別色表示画像用記憶部１５２の第１の地物高別色付画像ＧＨ（図１１参照：第１のクールマップ）を読み込む（Ｓ３５ｉ）。
そして、第１の地形地物高別色付画像作成部１６２は、第２の赤色立体画像用記憶部１６１の第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調：図１６参照）と、第１の段彩画像用記憶部１４９の第１の段彩画像ＧＤ（図９参照）と、第２の赤色立体画像用記憶部１６１の第２の赤色立体画像ＧＰ（５倍強調：図１６参照）とを合成して第１の地形地物高別色付画像ＧＨＣ（第１のスーパクールマップ：図１８参照）を第１の地形地物高別色付画像用記憶部１６４に生成する（Ｓ３５ｊ）。

すなわち、図１８に示すように、地形（道路、斜面）が、その高さ及び傾斜に応じた色で現され、かつ地物（ビル、樹木等）がその高さ及び傾斜に応じた色で現されている。

＜実施の形態２＞
図１９は実施の形態２の地物地盤高別色付画像生成装置の概略構成図である。実施の形態２の地物地盤高別色付画像生成装置は、レーザデータＲｉ（例えば、解像度が１ｍ）を用いる。なお、解像度は２ｃｍ、５ｃｍ、・・３ｍ、５ｍ）であってもよい。

図１９に示すように実施の形態２の地物地盤高別色付画像生成装置は、第２のコンピュータ本体部４００に以下の構成要件を備えている。

図１９に示すように、レーザデータ用記憶部２０３と、第２のＤＳＭ化部２２５と（例えば、１ｍＤＥＭ）、第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４と、第２の差分化部２２７と、第２の差分化データ用記憶部２２９と、第２のＤＥＭ化部２３３と、１ｍＤＥＭを記憶する１ｍＤＥＭ用記憶部２３５と、第２のＤＨＭ化部２３７と、第２の斜度画像作成部２４１と、第２の斜度画像用記憶部２４３と、第２の赤色立体画像作成部２４５（例えば、高さ０．２倍強調）と、第２の段彩画像作成部２４７と、第２の地物高別色付画像作成部２５１と、第２のビル高比較画像作成部２５０等を備えている。

また、第２の斜度画像用記憶部２４３と、第２の赤色立体画像用記憶部２４８（０．２倍強調用）と、第２の段彩画像用記憶部２４９と、第２の地物高別色表示画像用記憶部２５２と、第２のビル高比較画像用記憶部２５３と、第２の赤色立体画像作成部２５４（高さ５倍強調）と、第２の地物高比較画像作成部２５８と、第２の地形地物高別色付画像作成部２６２等を備えている。

さらに、第２の赤色立体画像用記憶部２６１（５倍強調用）と、第２の地物高比較画像用記憶部２６０と、第２の地形地物高別色付画像作用記憶部２６４等を備えている。

レーザデータ用記憶部２０３は、航空機１０等に搭載したレーザスキャナ１５で地上の都市をスキャニングしたレーザデータＲｉを記憶している。このレーザデータＲｉには、レーザスキャナ１４の番号と、レーザスキャナ種類と、解像度と、撮影時刻と、撮影時での姿勢θｐと、高度等が関連付けられている。

前述の航空機１０は、都市エリアを数回〜数十回飛行してレーザデータＲｉを得るのが好ましい。

第２のＤＳＭ化部２２５は、レーザデータＲｉを解析して、例えば１ｍＤＳＭを第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４に生成する。

第２のＤＥＭ化部（例えば、１ｍ）は、レーザデータＲｉを解析して、解像度が１ｍの場合は、１ｍＤＥＭにして、１ｍＤＥＭ用記憶部２３５に記憶する。

また、レーザデータ用記憶部２０３は、航空機１０等に搭載したレーザスキャナ１４で地上の都市をスキャニングしたレーザデータＲｉを記憶している。このレーザデータＲｉには、レーザスキャナ１５の番号と、レーザスキャナ種類と、解像度と、撮影時刻と、撮影時での姿勢θｐと、高度等が関連付けられている。

前述の航空機１０は、都市エリアを数回〜数十回飛行してレーザデータＲｉを得るのが好ましい。

第２のＤＳＭ化部２２５は、レーザデータＲｉの解像度を解析して、１ｍＤＳＭを第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４に生成する。

第２のＤＥＭ化部（例えば、１ｍ）は、レーザデータＲｉの解像度を解析して、１ｍＤＥＭにして、１ｍＤＥＭ用記憶部２３５に記憶する。

第２の差分化部２２７は、第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４の１ｍＤＳＭと、１ｍＤＥＭ用記憶部２３５の１ｍＤＥＭとの差を差分化画像データ（ＤＨＭ＝ＤＳＭ−ＤＥＭ）として第２の差分化データ用記憶部２２９に記憶する。

第２のＤＨＭ化部２３７は、第２の差分化データ用記憶部２２９の差分化画像データに基づくＤＨＭを生成し、これを第２のＤＨＭデータ用記憶部２３９に記憶する。

第２の赤色立体画像作成部２４５（例えば、高さ０．２倍強調）は、第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４の１ｍＤＳＭのメッシュ毎に高さを読み込む。そして、この高さを例えば０．２倍強調したデータを第２の赤色立体画像用記憶部２４８に生成する。このとき、赤色処理化している（以下、第２の赤色立体画像ＧＱ´（０．２倍強調）と称する）。

第２の斜度画像作成部２４１は、第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４の１ｍＤＳＭのメッシュ毎に斜度を求め、この斜度に基づく第２の斜度画像ＧＳ´を第２の斜度画像用記憶部２４３に生成する。

第２の段彩画像作成部２４７は、第２のＤＨＭデータ用記憶部２３９のＤＨＭを用いて第２の段彩画像ＧＤ´を第２の段彩画像用記憶部２４９に生成する。

第２の地物高別色付画像作成部２５１は、第２のビル高比較画像用記憶部２５３の第２のビル高比較画像ＧＭ´と、第２の赤色立体画像用記憶部２４８の第２の赤色立体画像ＧＱ´（０．２倍強調）とを重ねて第２の地物高別色付画像ＧＨ´を第２の地物高別色表示画像用記憶部２５２に生成する。

第２の赤色立体画像作成部２５４（高さ５倍強調）は、１ｍ地盤ＤＥＭ用記憶部２３５の１ｍＤＥＭのメッシュ毎に、高さ（標高値）を読み込む。そして、この高さを５倍強調したデータを第２の赤色立体画像用記憶部２６１に記憶する。これを第２の赤色立体画像ＧＰ´（５倍強調）と称する。

つまり、数値標高モデル（ＤＥＭ）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を数倍（５倍強調）に上げて、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた第２の赤色立体画像ＧＰ´（５倍強調）を生成する。

第２の地物高比較画像作成部２５８は、第２のビル高比較画像用記憶部１５３の第２のビル高比較画像ＧＭ´（第１のＤＨＭ高度段彩画像：図１０参照）と、第２の赤色立体画像用記憶部２６１の第２の赤色立体画像ＧＰ´（５倍強調）とを合成し、地形（道路、斜面）を、その高さ及び傾斜に応じた色で現した第２の地物高比較画像ＧＥＣ´を第２の地物高比較画像用記憶部２６０に生成する。

第２の地形地物高別色付画像作成部２６２は、第２の赤色立体画像用記憶部２６１の第２の赤色立体画像ＧＰ´（５倍強調：図１６参照）と、第２の段彩画像用記憶部２４９の第２の段彩画像ＧＤ´（図９参照）と、第２の赤色立体画像用記憶部２６１の第２の赤色立体画像ＧＰ´（５倍強調：図１６参照）と合成し、地形（道路、斜面）を、その高さ及び傾斜に応じた色で現し、かつ地物（ビル、樹木等）の高さ及び傾斜に応じた色で現した第２の地形地物高別色付画像ＧＨＣ´（第２のスーパクールマップともいう）を第２の地形地物高別色付画像用記憶部２６４に生成する。

第２の表示処理部２５５は、第２のＤＨＭデータ用記憶部２３９のＤＨＭ、第２の斜度画像用記憶部２４３の第２の斜度画像ＧＳ´、第２の赤色立体画像用記憶部２４８の第２の赤色立体画像ＧＱ´（０．２倍強調）又は第２の段彩画像用記憶部２４９の第２の段彩画像ＧＤ´、第２の地物高比較画像用記憶部２６０の第２の地物高比較画像ＧＥＣ´若しくは、第２の赤色立体画像用記憶部２６１の第２の赤色立体画像ＧＰ´（５倍強調）或いは第２の地形地物高別色付画像用記憶部２６４の第２の地形地物高別色付画像ＧＨＣ´（第２のハイブリットクールマップ）を第２の表示部５００に表示する。

上記のように構成された実施の形態２の地物地盤高別色付画像生成装置の処理を図２０のフローチャートを用いて以下に説明する。

図２０に示すように、レーザデータ用記憶部２０３のレーザデータＲｉ（例えば、解像度が１ｍ）を読み込む（Ｓ４０）。

次に、第２のＤＳＭ化部２２５及び第２のＤＥＭ化部（例えば、１ｍ）は、このレーザデータＲｉの解像度を解析する（Ｓ４２）。

第２のＤＥＭ化部（例えば、１ｍ）は、レーザデータＲｉの塊を１ｍＤＥＭにして、１ｍＤＥＭ用記憶部２３５に記憶する（Ｓ４４ａ）。

また、第２のＤＳＭ化部２２５は、レーザデータＲｉの塊を１ｍＤＳＭにして第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４に生成する（Ｓ４４ｂ）。

一方、第２の赤色立体画像作成部２４５（例えば、高さ０．２倍強調）は、第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４の１ｍＤＳＭのメッシュ毎に高さを読み込む。そして、この高さを例えば０．２倍強調した第２の赤色立体画像ＧＱ´（０．２倍強調）を第２の赤色立体画像用記憶部２４８に生成する（Ｓ４８）。

これによって、高いビルＢＬの高さが低くなって、影ＳＤが小さくなる（図４参照）。
また、赤色立体図化処理を施すので、ビルのエッジが少し強調されている。

この第２の赤色立体画像ＧＱ´（０．２倍強調）の作成にあたっては、局所領域の距離Ｌを例えば、１０ピクセル分（１ｍ程度）にしている。この距離Ｌは、建物の高さで変更している。第２の赤色立体地図ＧＱ´（ＤＳＭ赤色立体地図とも称する）を図５に示している。図５に示すように、全体が赤みを帯びており、ビルのエッジが強調されており、高さが高くなるほどに白っぽくあらわされている。

そして、第２の斜度画像作成部２４１は、第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４の１ｍＤＳＭのメッシュ毎に斜度を求め、この斜度に基づく第２の斜度画像ＧＳを第２の斜度画像用記憶部２４３に生成する（Ｓ５０：図６参照）。

一方、第２の差分化部２２７は、第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４の１ｍＤＳＭと第２のＤＳＭ用データ用記憶部２２４の１ｍＤＳＭとの差を差分化画像データ（ＤＨＭ＝ＤＳＭ−ＤＥＭ）として求める（Ｓ５２）。この結果を第２の差分化データ用記憶部２２９に記憶する。

そして、第２のＤＨＭ化部２３７は、第２の差分化データ用記憶部２２９の第２の差分化画像データに基づく１ｍメッシュのＤＨＭを第２のＤＨＭデータ用記憶部２３９に生成する（Ｓ５４）。

そして、第２の段彩画像作成部２４７は、ＣＲＴ定義（高さに応じた色値：図８参照）を入力して（Ｓ５６）、第２のＤＨＭデータ用記憶部２３９のＤＨＭ（１ｍメッシュ）の第２の段彩画像ＧＤ´（比高段彩画像ともいう）を第２の段彩画像用記憶部２４９に生成する（Ｓ５８）。

すなわち、図９に示すように、第２の段彩画像ＧＤ´は、高いビルが紫で表示されたり、このビルより次に低いビルが赤っぽい紫、これより低いビルが朱色で表示されたり、さらに低いビルが黄色で表示されることになる。従って、ビルの高さ比べ図として使用できる。

そして、第２のビル高比較画像作成部２５０は、第２の斜度画像用記憶部２４３の第２の斜度画像ＧＳ´（図６参照）と、第２の段彩画像用記憶部２４９の第２の段彩画像ＧＤ´（図９参照）とを重ねて図１０に示す第２のビル高比較画像ＧＭ´を第２のビル高比較画像用記憶部２５３に生成する（Ｓ６０）。

また、第２の地物高別色付画像作成部２５１は、第２のビル高比較画像用記憶部２５３のビル高比較画像ＧＭ´（図１０参照）と、第２の赤色立体画像用記憶部２４８の第２の赤色立体画像ＧＱ´（０．２倍強調）（図５参照）とを重ねて第２の地物高別色付画像ＧＨ´を第２の地物高別色表示画像用記憶部２５２に生成する（Ｓ６２）。

第２の地物高別色付画像ＧＨ´を図２１に示す。図２１に示すように、第２の地物高別色付画像ＧＨ´（第２のスーパクールマップともいう）は、レーザデータＲｉを使用することによって、ビル、樹木等の地物がくっきりとあらわされている。これは、レーザはブリーカメラと違って、ほぼ垂直に地上に発射されるので、地物のエッジがはっきりするためである。

（赤色立体地図作成処理）
以下に赤色立体地図作成処理を説明する。初めに、ＤＥＭについて図２２を用いて説明する。

地盤ＤＥＭ用記憶部１３１の５ｍメッシュの地盤ＤＥＭ（国土地理院）は、ＤＥＭは数値標高モデル（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）データと称されるものである。

この地盤ＤＥＭ（国土地理院）は、計測地域全体に所望の格子間隔ｄ（たとえば０．２ｍや０．５ｍ或いは１ｍ、５ｍなど）の格子構造である。本実施の形態では５ｍメッシュの地盤ＤＥＭ（国土地理院）である。

そして、第１のＤＥＭ化部１３３（例えば、２ｍメッシュ）又は第２のＤＥＭ化部２３３（例えば、１ｍメッシュ）は、航空レーザ測量データのうち、レーザ反射パルスのうち主に最後に返ってきたパルス（ラストパルス）によって計測された標高データから、地表面以外の建物や樹木などを取り除くフィルタリングを行い、標高値内挿補間法によって得た地盤の格子状の標高データ（以下、ＤＥＭデータと称する）として、第１のＤＥＭ用記憶部１３５（例えば、２ｍメッシュ）又は第２のＤＥＭ用記憶部２３５（例えば、１ｍメッシュ）に記憶する。この第１のＤＥＭ用記憶部１３５（例えば、２ｍメッシュ）又は第２のＤＥＭ用記憶部２３５を総称してＤＥＭデータ記憶部２３と称する。

具体的には図２３に示すように、格子番号ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）を付与した各格子の中心点のＸ座標（経度Ｘｉ）、Ｙ座標（緯度Ｙｉ）、Ｚ座標（地盤標高値Ｚｇｉ）を対応させて構成している。

前述の標高値内挿補間法の例としては、航空レーザ測量データの同じ標高値を結んだ等高線図を作成し、この等高線図に対して不整三角形網（ＴＩＮ）を作成して地盤を復元し、ＴＩＮと各格子の交点の高さを求める方法がある。

第１の赤色立体画像作成部１４５と第２の赤色立体画像作成部２４５とを総称して赤色立体画像作成部と称する。

赤色立体画像作成部は、図２３に示す構成となっている。

図２３に示すように地上開度データ作成部１０６と、地下開度データ作成部１１０と、傾斜算出部１０８と、凸部強調画像作成部１１１と、凹部強調画像作成部１１２と、傾斜度強調部１１３と、第１の赤色用合成部１１４と、第２の赤色用合成部１１５とを備えている。

本実施形態では、開度という概念を用いている。この開度について初めに説明する。開度は当該地点が周囲に比べて地上に突き出ている程度及び地下に食い込んでいる程度を数量化したものである。つまり、地上開度は、図２４に示すように、着目する標本地点から距離Ｌの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Ｌの範囲における地下の広さを表している。

開度は距離Ｌと周辺地形に依存している。図２５は９種の基本地形についての地上開度及び地下開度を、方位毎の地上角及び地下角の８角形グラフで示したものである。一般に地上開度は周囲から高く突き出ている地点ほど大きくなり、山頂や尾根では大きな値をとり窪地や谷底では小さい。

逆に地下開度は地下に低く食い込んでいる地点ほど大きくなり、窪地や谷底では大きな値をとり山頂や尾根では小さい。実際には、距離Ｌの範囲内でも種々の基本地形が混在しているために、地上角及び地下角の８角形グラフは変形され開度も種々の値をとることが多い。

前述のように DφL 及び DψL がＬに対して非増加特性をもっていることから、ΦL及びΨLもまたＬに対して非増加特性を持っている。

また、開度図は計算距離の指定によって、地形規模に適合した情報抽出が可能であり、方向性及び局所ノイズに依存しない表示が可能である。

つまり、尾根線及び谷線の抽出に優れており、豊富な地形・地質情報が判読できるものであり、図１８に示すように、一定範囲のＤＥＭデータ上（地表面：立体：図２６の（ａ））において、設定した標本地点Ａから８方向のいずれか一方を見たときに最大頂点となる標本地点Ｂを結ぶ直線Ｌ１と、水平線とがなす角度ベクトルを求める。

この角度ベクトルの求め方を８方向に渡って実施し、これらを平均化したものを地上開度θｉ（浮上度）と称し、一定範囲のＤＥＭデータ上（地表面：立体）に空気層を押し当てた立体（図２６の（ｂ））を裏返した反転ＤＥＭデータ（図２６の（ｃ））の標本地点Ａから８方向のいずれか一方を見たときに最大頂点となる標本地点Ｃ（一番深い所に相当する）を結ぶ直線Ｌ２と、水平線とがなす角度θｐを求める。この角度を８方向に渡って求めて平均化したのを地下開度（沈下度）と称している。

すなわち、地上開度データ作成部１１９は、着目点から一定距離までの範囲に含まれるＤＥＭデータ上において、８方向毎に地形断面を生成し、それぞれの地点と着目点を結ぶ線（図２６の（ａ）のＬ１）の傾斜の最大値（鉛直方向から見たとき）を求める。

このような処理を８方向に対して行う。傾斜の角度は天頂からの角度（平坦なら９０度、尾根や山頂では９０度以上、谷底や窪地では９０度以下）である。

また、地下開度データ作成部１１０は、反転ＤＥＭデータの着目点から一定距離までの範囲において、８方向毎に地形断面を生成し、それぞれの地点と着目点を結ぶ線の傾斜の最大値（図２６の（ａ）の地表面の立体図において鉛直方向からＬ２を見たときには最小値）を求める。このような処理を８方向に対して行う。

図２６の（ａ）の地表面の立体図において鉛直方向からＬ２を見たときの角度は、平坦なら９０度、尾根や山頂では９０度以下、谷底や窪地では９０度以上である。

つまり、地上開度と地下開度は、図２７に示すように、２つの標本地点Ａ（ｉA，ｊA，ＨA）とＢ（ｉB，ｊB，ＨB）を考える。標本間隔が１ｍであることからＡとＢの距離は、
P= {(iA−iB)2 +(jA−jB)2}1/2 …(1)
となる。

図２７の（ａ）は標高０ｍを基準として、標本地点のＡとＢの関係を示したものである。標本地点Ａの標本地点Ｂに対する仰角θは、
θ＝ｔａｎ-1｛（ＨB −ＨA ）／Ｐ
で与えられる。θの符号は（１）ＨA＜ＨB の場合には正となり、（２）ＨA＞ＨB の場合には負となる。

着目する標本地点から方位Ｄ距離Ｌの範囲内にある標本地点の集合をDＳLと記述して、これを「着目する標本地点のＤ−Ｌ集合」を呼ぶことにする。ここで、
DβL：着目する標本地点のDＳLの各要素に対する仰角のうちの最大値
DδL：着目する標本地点のDＳLの各要素に対する仰角のうちの最小値
として（図２７の（ｂ）参照）、次の定義をおこなう。

定義Ｉ：着目する標本地点のＤ−Ｌ集合の地上角及び地下角とは、各々
DφL＝９０−DβL
及び
DψL＝９０＋ DδL
を意味するものとする。

DφL は着目する標本地点から距離Ｌ以内で方位Ｄの空を見ることができる天頂角の最大値を意味している。一般に言われる地平線角とはＬを無限大にした場合の地上角に相当している。また、DψLは着目する標本地点から距離Ｌ以内で方位Ｄの地中を見ることができる天底角の最大値を意味している。

Ｌを増大させると、DＳLに属する標本地点の数は増加することから、 DβL に対して非減少特性を持ち、逆に DδL は非増加特性を持つ。

したがってDφL及びDψ1は共にＬに対して非増加特性を持つことになる。

測量学における高角度とは、着目する標本地点を通過する水平面を基準にして定義される概念であり、θとは厳密には一致しない。また地上角及び地下角を厳密に議論しようとすれば、地球の曲率も考慮しなければならず、定義Ｉは必ずしも正確な記述ではない。定義ＩはあくまでもＤＥＭを用いて地形解析をおこなうことを前提として定義された概念である。

地上角及び地下角は指定された方位Ｄについての概念であったが、これを拡張したものとして、次の定義を導入する。

定義II：着目する標本地点の距離Ｌの地上開度及び地下開度とは、各々
ΦL＝（0φL＋45φL＋90φL＋135φL＋180φL＋225φL＋270φL＋315φL）／８
及び
ΨL＝（０ψL＋45ψL＋90ψL＋135ψL＋180ψL＋225ψL＋270ψL＋315ψL）／８
を意味するものとする。

地上開度は着目する標本地点から距離Ｌの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Ｌの範囲における地下の広さを表している（図２４参照）。

（各部の説明）
傾斜算出部１０８は、メモリ２４のＤＥＭデータを正方形にメッシュ化し、このメッシュ上の着目点と隣接する正方形の面の平均傾斜を求める。隣接する正方形は４通り存在しており、いずれか一つを着目正方形とする。そして、この着目正方形の４隅の高度と平均傾斜とを求める。平均傾斜は最小二乗法を用いて４点から近似した面の傾きである。

凸部強調画像作成部１１１は、尾根、谷底を明るさで表現するための第１のグレイスケールを備え、地上開度データ作成部１１９が地上開度（着目点からＬの範囲を８方向見たときの、平均角度：高いところにいるかを判定するための指標）を求める毎に、この地上開度θｉの値に対応する明るさ（明度）を算出する。

例えば、地上開度の値が４０度から１２０度程度の範囲に収まる場合は、５０度から１１０度を第１のグレイスケールに対応させ、２５５諧調に割り当てる。つまり、尾根の部分（凸部）の部分ほど地上開度の値が大きいので、色が白くなる。

そして、凸部強調画像作成部１１１が地上開度画像Ｄｐを読み、着目点（座標）を有するメッシュ領域（ＤＥＭデータの同じＺ値を繋いだ等高線を正方形でメッシュ化し（例えば１ｍ）、このメッシュの４隅のいずれかの点を着目点としている場合）に、第１のグレイスケールに基づく色データを割り付け、これをメモリに保存（地上開度画像Ｄｐ）する。

次に、凸部強調画像作成部１１１の諧調補部（図示せず）がこの地上開度画像Ｄｐの色諧調を反転させた地上開度画像Ｄｐを保存する。つまり、尾根が白くなるように調整した地上開度画像Ｄｐを得ている。

凹部強調画像作成部１１２は、谷底、尾根を明るさで表現するための第２のグレイスケールを備え、地下開度データ作成部１１０が地下開度（着目点から８方向の平均）を求める毎に、この地下開度の値に対応する明るさを算出する。

例えば、地下開度の値が４０度から１２０度程度の範囲に収まる場合は、５０度から１１０度を第２のグレイスケールに対応させ、２５５諧調に割り当てる。

つまり、谷底の部分（凹部）の部分ほど地下開度の値が大きいので、色が黒くなることになる。

そして、凹部強調画像作成部１１２は、地下開度画像Ｄｑを読み、着目点（座標）を有するメッシュ領域（ＤＥＭデータの同じＺ値を繋いだ等高線を正方形でメッシュ化し（例えば１ｍ）、このメッシュの４隅のいずれかの点を着目点としている場合）に、第２のグレイスケールに基づく色データを割り付け、これを保存する。次に地下開度画像Ｄｑの色諧調を補正する。

色が黒くなり過ぎた場合は、トーンカーブを補正した度合いの色にする。これを地下開度画像Ｄｑと称して保存（メモリ）する。

傾斜度強調部１１３は、傾斜の度合いを明るさで表現するに応じたで表現するための第３のグレイスケールを備え、傾斜算出部８が傾斜度（着目点から４方向の平均）を求める毎に、この傾斜度の値に対応する第３のグレイスケールの明るさ（明度）を算出する。

例えば、傾斜αｉの値が０度から７０度程度の範囲に収まる場合は、０度から５０度を第３のグレイスケールに対応させ、２５５諧調に割り当てる。つまり、０度が白、５０度以上が黒。傾斜αｉの大きい地点ほど色が黒くなる。

そして、傾斜度強調部１１３は、地下開度画像Ｄｑと地上開度画像Ｄｐとの差画像を斜度画像Ｄｒａとして保存する。

このとき、着目点（座標）を有するメッシュ領域（ＤＥＭデータの同じＺ値を繋いだ等高線を正方形でメッシュ化し（例えば１ｍ）、このメッシュの４隅のいずれかの点を着目点としている場合）に、第３のグレイスケールに基づく色データを割り付ける。次に、赤色処理がＲＧＢカラーモード機能でＲを強調する。つまり、傾斜が大きいほど赤が強調された傾斜強調画像Ｄｒを得る。

第１の赤色用合成部１１４は、地上開度画像Ｄｐと地下開度画像Ｄｑとを乗算して合成した合成画像Ｄｈ（Ｄｈ＝Ｄｐ＋Ｄ1 ）を得る。このとき、谷の部分が潰れないように両方のバランスを調整する。

前述の「乗算」というのは、フォトショップ（登録商標）（photoshop）上のレイヤーモードの用語で、数値処理上はＯＲ演算となる。

このバランス調整は、地上開度と地下開度の値の配分は、ある地点を中心として一定の半径（距離Ｌ／２）の地表面を切り取る。

空全体が一様な明るさの場合に地表面から見上げる空の広さが地面の明るさを与える。

つまり、地上開度が明るさとなる。しかし、光が回り込むことまで考えると、地下開度の値も考慮するべきである。

この両者の比をどのようにするべきかで、地形の尾根の部分を強調したり、任意に変化させることができる。谷の中の地形を強調したいときはｂの値を大きくする。

明るさの指標＝ａ×地上開度−ｂ×地下開度
但し、ａ＋ｂ＝１
すなわち、図２８に示すように、地上開度画像Ｄｐ（尾根を白強調）と地下開度画像Ｄｑ（底を黒く強調）と乗算合成した灰色の諧調表現の合成画像を得る（Ｄｈ＝Ｄｐ＋Ｄ1）。

一方、第２の赤色用合成部１１５は、ファイルの傾斜強調画像Ｄｒと第１の赤色用合成部１１４で合成して得た合成画像Ｄｈと合成した尾根が赤色で強調された赤色立体画像ＫＧｉを得てメモリ２６に保存する。

すなわち、図２８に示すように、地上開度画像Ｄｐ（尾根を白強調）と地下開度画像Ｄｑ（底を黒く強調）と乗算合成した灰色の諧調表現の合成画像Ｄｈを得ると共に、斜度画像Ｄｒａに対して傾斜が大きいほど赤が強調された傾斜強調画像Ｄｒを得る。

そして、この傾斜強調画像Ｄｒと合成画像Ｄｈとを合成することで、尾根が赤色で強調された赤色立体画像ＫＧｉを得ている。

つまり、赤色立体画像ＫＧｉは、図２９に示すように、メッシュの格子番号と、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標と、地上開度と、その色値、浮沈度と、その色値と、傾斜度と、その色値と、地下開度と、その色値等から構成されている。

なお、上記実施の形態では赤色立体画像を用いて説明したが、Ｌａｂカラーを施した赤色立体画像であってもよい（特開２０１１−０４８４９５号公報）。

Ｌａｂカラーを施した赤色立体画像は、Ｌａｂカラーモデルを用いて生成する。例えば、地上開度画像Ｄｐにａ＊チャンネルを割りあて、地下開度画像Ｄｑにｂ＊チャンネルを割りあて、傾斜強調画像ＤｒにＬ＊チャンネルを割りあてることで地上開度画像Ｄｐと地下開度画像Ｄｑと傾斜強調画像ＤｒのＬａｂ画像を得る。

そして、地上開度画像Ｄｐと地下開度画像Ｄｑと傾斜強調画像Ｄｒとを重ね合わせた合成画像（Ｋｉ）とＬａｂ画像と合成して得ている。この画像は、より違和感無く立体感を出せると共に水系を容易にたどれることが可能である。

また、海底図の場合には、赤色以外の例えば青色、紫色、緑色を施した立体地図であってもよい。

以上に示した実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置の構成や処理手順を例示するものであって、構成部品の配置や組み合わせ、および処理の順番等を限定するものではない。

本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。図面は模式的なものであり、装置の構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。

本発明は、都市のエリアの地物の高さを、その高さに応じて色で表示し、かつ画像が汚くならない地物地盤高別色付画像生成装置に適用できる。

１０２ オブリークカメラ画像用記憶部
１０７ ３Ｄ都市モデル作成部
１２１ 第１の点群ＬＡＳファイル化部
１２５ 第１のＤＳＭ化部
１２７ 第１の差分化部
１３１ 地盤ＤＥＭ用記憶部
１３３ 第１のＤＥＭ化部
１３７ 第１のＤＨＭ化部
１４１ 第１の斜度画像作成部
１４５ 第１の赤色立体画像作成部
１４７ 第１の段彩画像作成部
１５０ 第１のビル高比較画像作成部
１５１ 第１の地物高別色付画像作成部
２０３ レーザデータ用記憶部
２２１ 第２の点群ＬＡＳファイル化部
２３３ 第２のＤＥＭ化部
２２５ 第２のＤＳＭ化部
２２７ 第２の差分化部
２３７ 第２のＤＨＭ化部
２４１ 第２の斜度画像作成部
２４５ 第２の赤色立体画像作成部
２４７ 第２の段彩画像作成部
２５０ 第２のビル高比較画像作成部
２５１ 第２の地物高別色付画像作成部

Claims (10)

1. エリアの数値標高モデル（DEM）を記憶する数値標高モデル用記憶手段と、
   このエリアの数値表層モデル（DSM）を記憶する数値表層モデル用記憶手段と、
   前記数値標高モデル（DEM）と数値表層モデル（DSM）との差であるDHMをＤＨＭ用記憶部に生成するＤＨＭ化手段と、
   前記ＤＨＭのメッシュ毎に、斜度を求め、この斜度に応じたグレイスケールの濃淡値をメッシュに割り付けた斜度画像を生成する手段と、
   前記数値表層モデル（ＤＳＭ）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を一定倍に下げて、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた第１の赤色立体画像を第１の赤色立体画像用記憶手段に生成する手段と、
   前記数値標高モデル（DEM）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を所定倍に上げて、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた第２の赤色立体画像を第２の赤色立体画像用記憶手段に生成する手段と、
   前記ＤＨＭのメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている地物の高さを読み込み、この地物の高さに応じて色値をそのメッシュに割り付けた比高段彩画像を比高段彩画像用記憶手段に生成する手段と、
   前記斜度画像と前記比高段彩画像とを重ね合わせた地物高比較画像を地物高比較画像用記憶手段に生成する手段と、
   前記第１の赤色立体画像と前記地物高比較画像とを重ね合わせた地物高別色付画像を地物高別色付画像用記憶手段に生成する手段と、
   前記地物高比較画像と前記第２の赤色立体画像とを合成し、メッシュ毎にそのメッシュの高さ及び傾斜に応じた色で現した地物高比較画像を地物高比較画像用記憶手段に生成する手段と
   を有することを特徴とする地物地盤高別色付画像生成装置。
2. 前記第１の赤色立体画像と、前記比高段彩画像と、前記第２の赤色立体画像と合成し、
   地形を、その高さ及び傾斜に応じた色で現し、かつ地物をその高さ及び傾斜に応じた色で現した地形地物高別色付画像を地形地物高別色付画像用記憶手段に生成する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の地物地盤高別色付画像生成装置。
3. 前記一定倍は、前記数値表層モデルのメッシュに割り付けられている標高値の０．２倍であり、前記所定倍は、前記数値標高モデル（DEM）のメッシュに割り付けられている標高値の５倍であることを特徴とする請求項１記載の地物地盤高別色付画像生成装置。
4. 前記エリアは、都市であり、
   航空機で異なる複数方向から前記都市の地物の撮影画像を同時撮影する撮影カメラで撮影したカメラ画像データに基づく三次元都市モデルのＬＡＳファイルデータをメッシュ化して前記数値表層モデル（DSM）を前記数値表層モデル用記憶手段に生成するＤＳＭ化手段と、
   前記エリアの第１の地盤ＤＥＭを記憶した第１の地盤ＤＥＭ用記憶手段と、
   前記第１の地盤ＤＥＭを読み込み、のメッシュを分割した第２の地盤ＤＥＭを第２の地盤ＤＥＭ用記憶手段に生成するＤＥＭ化手段と
   を有することを特徴とする請求項１記載の地物地盤高別色付画像生成装置。
5. 航空機で前記エリアに対してレーザをスキャニングさせながら取得したレーザデータを記憶したレーザデータ用記憶手段を備え、
   前記ＤＳＭ化手段は、
   このレーザデータに基づいて、数値表層モデル（DSM）を前記数値表層モデル用記憶手段に生成し、
   前記ＤＥＭ化手段は、
   前記レーザデータに基づいて数値標高モデル（ DEM）を前記数値標高モデル用記憶手段に生成し、
   ＤＨＭ化手段は、
   このレーザデータに基づく数値表層モデル（DSM）と数値標高モデル（ DEM）とで前記DHMをＤＨＭ用記憶手段に生成する
   ことを特徴とする請求項４記載の地物地盤高別色付画像生成装置。
6. コンピュータを、
   エリアの数値標高モデル（DEM）を数値標高モデル用記憶手段に記憶する手段、
   このエリアの数値表層モデル（DSM）を数値表層モデル用記憶手段に記憶する手段、
   前記数値標高モデル（DEM）と数値表層モデル（DSM）との差であるDHMをＤＨＭ用記憶部に生成するＤＨＭ化手段、
   前記ＤＨＭのメッシュ毎に、斜度を求め、この斜度に応じたグレイスケールの濃淡値をメッシュに割り付けた斜度画像を生成する手段、
   前記数値表層モデル（ＤＳＭ）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を一定倍に下げて、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた第１の赤色立体画像を第１の赤色立体画像用記憶手段に生成する手段、
   前記数値標高モデル（DEM）のメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている標高値を所定倍に上げて、各メッシュを着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けた第２の赤色立体画像を第２の赤色立体画像用記憶手段に生成する手段、
   前記ＤＨＭのメッシュ毎に、このメッシュに割り付けられている地物の高さを読み込み、この地物の高さに応じて色値をそのメッシュに割り付けた比高段彩画像を比高段彩画像用記憶手段に生成する手段、
   前記斜度画像と前記比高段彩画像とを重ね合わせた地物高比較画像を地物高比較画像用記憶手段に生成する手段、
   前記第１の赤色立体画像と前記地物高比較画像とを重ね合わせた地物高別色付画像を地物高別色付画像用記憶手段に生成する手段、
   前記地物高比較画像と前記第２の赤色立体画像とを合成し、メッシュ毎にそのメッシュの高さ及び傾斜に応じた色で現した地物高比較画像を地物高比較画像用記憶手段に生成する手段
   としての機能を実行させる地物高別色付画像生成プログラム。
7. コンピュータを、
   前記第１の赤色立体画像と、前記比高段彩画像と、前記第２の赤色立体画像と合成し、
   地形を、その高さ及び傾斜に応じた色で現し、かつ地物をその高さ及び傾斜に応じた色で現した地形地物高別色付画像を地形地物高別色付画像用記憶手段に生成する手段
   としての機能を実行させる請求項６記載の地物高別色付画像生成プログラム。
8. 前記一定倍は、前記数値表層モデルのメッシュに割り付けられている標高値の０．２倍であり、前記所定倍は、前記数値標高モデル（DEM）のメッシュに割り付けられている標高値の５倍であることを特徴とする請求項６記載の地物高別色付画像生成プログラム。
9. 前記エリアは、都市であり、
   コンピュータを、
   航空機で異なる複数方向から前記都市の地物の撮影画像を同時撮影する撮影カメラで撮影したカメラ画像データに基づく三次元都市モデルのＬＡＳファイルデータをメッシュ化して前記数値表層モデル（DSM）を前記数値表層モデル用記憶手段に生成するＤＳＭ化手段、
   前記エリアの第１の地盤ＤＥＭを記憶した第１の地盤ＤＥＭ用記憶手段、
   前記第１の地盤ＤＥＭを読み込み、のメッシュを分割した第２の地盤ＤＥＭを第２の地盤ＤＥＭ用記憶手段に生成するＤＥＭ化手段
   としての機能を実行させる請求項６記載の地物高別色付画像生成プログラム。
10. コンピュータを、
    航空機で前記エリアに対してレーザをスキャニングさせながら取得したレーザデータをレーザデータ用記憶手段に記憶する手段、
    前記ＤＳＭ化手段は、
    このレーザデータに基づいて、数値表層モデル（DSM）を前記数値表層モデル用記憶手段に生成し、
    前記ＤＥＭ化手段は、
    前記レーザデータに基づいて数値標高モデル（ DEM）を前記数値標高モデル用記憶手段に生成し、
    ＤＨＭ化手段は、
    このレーザデータに基づく数値表層モデル（DSM）と数値標高モデル（ DEM）とで前記DHMをＤＨＭ用記憶手段に生成する
    ことを特徴とする請求項６記載の地物高別色付画像生成プログラム。

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