JPH10149424A - 地形図作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 航空機や人工衛星など上空から撮像した複数
の画像から高精度な地形図が作成できる地形図作成装置
を得る。 【解決手段】 地上を撮像し基準画像を取得する画像取
得手段１ａと、この画像取得手段１ａとは異なった位置
から上記地上を撮像し探索画像を取得する画像取得手段
１ｂと、相関窓の大きさと上記探索画像における探索範
囲とを設定する設定手段４、５と、上記基準画像上の点
である基準点を含む領域と上記探索範囲内の複数の探索
画像領域とを上記相関窓の大きさに基づいて抽出し、上
記基準点を含む領域との類似度が最大となる探索画像領
域中の点を対応点とする対応点探索手段６と、この対応
点に基づいて上記基準点に対応した上記地上の三次元座
標を求める三次元座標演算手段７とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、航空機や人工衛
星などにより上空から撮像した複数の画像に基づき地上
の三次元形状情報を導出する地形図作成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】地形の三次元情報を得るための方法の一
つとして、航空機や人工衛星などにより上空の異なる視
点から地表面を撮像したステレオ画像を利用する方法が
ある。図７はステレオ画像を用いた地形図作成方法を示
す概念図である。図７において、１ａ、１ｂはそれぞれ
画像取得手段である。画像取得手段１ａ、１ｂは光学系
や検出器により構成される。２０は地表面、２１は画像
取得手段１ａ、１ｂを構成する光学系、２２は投影面で
あり、地表面２０は光学系２１により投影面２２で結像
される。投影面２２には図示していない検出器が備えら
れ、地表面２０の像が得られる。以下、画像取得手段１
ａから取得された画像を基準画像と呼び、画像取得手段
１ｂから取得された画像を探索画像と呼ぶことにする。
２３は基準画像上の三次元座標を測定する点であり、基
準点と呼ぶ。２４は探索画像上の点であり、探索点と呼
ぶ。２５は基準点２３と同一の地点を見る探索点であ
り、対応点と呼ぶ。

【０００３】各画像取得手段１ａ、１ｂの位置と、基準
点２３、対応点２５への視線方向より、三角測量の原理
に従い基準点２３が見込む地上の三次元座標が得られ
る。画像上の全ての点に対して地上における三次元座標
を測定することにより、地形図を作成することができ
る。

【０００４】図８は、二つの画像より地上における基準
点の三次元座標を求める従来の地形図作成装置の構成を
示す図である。図において、２は基準点２３を設定する
基準点設定手段、４は相関窓の大きさを設定する相関窓
の大きさ設定手段、５は探索画像中の探索範囲を設定す
る探索範囲設定手段、１４は探索範囲設定手段５により
設定された探索範囲から探索点２４の位置を設定する探
索点設定手段である。１５ａは、画像取得手段１ａにて
取得された基準画像から、基準点設定手段２で設定した
基準点２３を中心とした矩形領域、即ち相関窓を抽出す
る相関窓抽出手段であり、抽出する相関窓の大きさは相
関窓の大きさ設定手段４で設定した大きさに従う。１５
ｂは、画像取得手段１ｂにて取得された探索画像から、
探索点設定手段１４で設定した探索点２４を中心とした
矩形領域、即ち相関窓を抽出する相関窓抽出手段であ
り、抽出する相関窓の大きさは相関窓の大きさ設定手段
４で設定した大きさに従う。

【０００５】１６は類似度計算手段であり、相関窓抽出
手段１５ａ、１５ｂにて抽出された二つの相関窓（二枚
の画像）の濃淡分布の類似度を測定する手段である。類
似度を表す尺度の一例として相関係数がある。１７は探
索範囲終了判定手段であり、探索範囲設定手段５にて設
定した全ての探索範囲について類似度を測定したか否か
を調べる。類似度を測定していない領域がある場合は、
探索点設定手段１４により探索点２４の位置を移動し、
移動する毎に相関窓抽出手段１５ｂにより相関窓を抽出
し、類似度の測定を行う。１８は対応点出力手段であ
り、類似度が最大となる探索点２４を調べ、それを対応
点２５として出力する。一般に類似度は、探索点２４が
対応点２５と一致する点で最大となり、対応点２５から
ずれるに従い低くなる傾向がある。

【０００６】３０は対応点探索手段であり、探索点設定
手段１４、相関窓抽出手段１５ａ、１５ｂ、類似度計算
手段１６、探索範囲終了判定手段１７及び対応点出力手
段１８により構成され、探索画像中から探索範囲設定手
段５で設定した範囲内で、基準画像との類似度が最大の
対応点２５を探索する。４０は三次元座標演算手段であ
り、画像取得手段１ａ、１ｂの位置、基準点２３の座
標、対応点２５の座標から三角測量の原理に従って、基
準点２３が見込む地上の三次元の座標を出力する。

【０００７】以上の説明は、一つの基準点２３に対する
ものであるが、基準点２３の位置を変えながら、基準画
像の全ての点が見込む地上の三次元座標を求めることに
より地形図を作成することができる。

【０００８】しかし、対応点２５及びそれから求まる地
形の三次元座標測定の精度は、相関窓の大きさ及び探索
範囲の広さに依存する。相関窓の大きさを大きく設定す
ると、山岳地など高度変化が大きな斜面を含む地域の画
像を取得した場合に、二つの画像取得手段１ａ、１ｂで
斜面を見込む方向が異なるため、取得画像は大きな投影
歪みを受ける。例えば、図７のように、同じ画角で同一
地点を含む地表面を見た場合、画像取得手段１ａで見え
る範囲は狭く、画像取得手段１ｂで見える範囲は広くな
るように、視線方向により歪みを受ける。このような投
影歪みにより、同一の地点を見ても、基準点２３、対応
点２５を中心とした各々の相関窓内の画像は異なるた
め、類似度は低くなり、対応点２５の測定精度は低くな
る。一方、相関窓の大きさを小さく設定すると、田畑な
ど、同一模様の繰り返しが続く地域の画像を取得した場
合に、対応点２５とは異なる点にも、基準点２３近傍と
類似する領域が存在するため、対応点２５とは異なる点
で類似度が高くなり、誤った点を対応点２５として出力
することがある。このように、誤った対応点２５を用い
て三次元座標の標高を計算すると、得られる地形図も誤
差が大きくなる。

【０００９】従来、この問題を解決する対応点を探索す
る手段として、礒野、福江他、「ＤＥＭ作成のための対
応点探索精度に与えるデータ圧縮の影響」１９９４年１
０月２０日、２１日、日本写真測量学会、平成６年度秋
季学術講演会論文集８９〜９２ページにて使用されてい
る手段がある。これは、単一の波長帯域の一組の画像取
得手段によるステレオ画像により、大きな相関窓を用い
て、広い探索範囲で対応点の候補点を探索し、その候補
点を用いて、対応点の存在し得る範囲を限定しながら、
徐々に小さな相関窓、狭い探索範囲で対応点を探索する
方法であり、粗密探索と呼ばれている。

【００１０】図９に粗密探索法による地形図作成装置の
構成図を示す。図において、３５は粗密探索終了判定手
段である。相関窓抽出手段１５ａにより基準点設定手段
２にて設定した基準点２３を中心に大きな相関窓を抽出
する。同様に相関窓抽出手段１５ｂにより探索画像から
探索点設定手段１４で設定した探索点２４を中心とした
相関窓を抽出する。類似度計算手段１６によりこれら二
つの相関窓の類似度を調べ、探索画像中の相関窓を探索
範囲内で移動しながら最も類似度が高い探索点２４を求
める。ここで求めた探索点２４は大きな相関窓を用いて
測定しているため、視線方向の違いによる歪みの影響を
受け、測定精度は低い。しかしながら、基準点２３と類
似する異なる点を求めた可能性は低い。従って、次にこ
の探索点２４を基準にして、対応点２５の存在し得る範
囲を限定し、探索範囲を狭めて、小さな相関窓を用いて
対応点２５を探索する。以上のように、大きな相関窓、
広い探索範囲で求めた探索点２４を基準に、徐々に小さ
な相関窓、狭い探索範囲で対応点２５の存在する範囲を
限定しながら、対応点２５を測定する。以上の処理を粗
密探索終了判定手段３５で定めた回数繰り返すことによ
り、山岳地など視線方向により画像に歪みが存在してい
た場合も、また、田畑など同一濃度分布の繰り返しを含
む画像でも高い精度で地形の三次元座標を測定すること
ができる。

【００１１】このような従来の装置においては、実験的
に多くの地形に対して、相関窓の大きさ、探索範囲の広
さの組み合わせについて、対応点を探索して、測定精度
が高い相関窓サイズ、探索範囲を組み合わせた条件を用
いて、測定対象地域の種類に因らず画像内の全ての点に
対し、同一の条件で測定している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の地形図作成装置
は以上のように構成されているので、以下のような問題
点があった。測定対象の種類に関わらず画像内の全ての
点について同一の条件で対応点の探索を行うことから、
測定対象により対応点の測定精度は低くなり、それより
得られる三次元座標の測定精度が悪くなるという問題点
があった。

【００１３】また、このように単一の波長帯の画像を用
いているため、使用した画像取得手段の波長帯、対象物
の分光反射率、放射率により、画像に濃淡が生じないこ
とがある。このような場合、相関窓の位置に係わらず、
類似度は高くなり、対応点以外の点で類似度が最大とな
るなど、対応点の測定が出来ないことがあり、それより
得られる三次元座標の測定精度が悪くなるという問題点
があった。また、一組のステレオ画像のみで三次元座標
を測定しているため、対応点が誤った場合に測定データ
が欠るという問題点があった。

【００１４】また、対応点は撮像されたものに対するも
のであるため、樹木の画像を取得した場合は樹高を、建
物の画像を取得した場合は建物の屋根の高さを地面の標
高に含んで出力するため、高度の誤差が生じるという問
題点があった。

【００１５】また、矩形の相関窓を用いて、窓内の全て
の点について同じ重要度で類似度を計算しているため、
投影歪みなどにより矩形の相関窓の四隅付近など、対応
点から離れた類似度の低い点により、対応点の測定精度
が悪くなるという問題点があった。

【００１６】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、上空から撮像した複数の画像
を用いて、測定対象によらず高精度な地形図を作成する
地形図作成装置を得ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る地
形図作成装置は、地上を撮像し基準画像を取得する第１
の画像取得手段と、この第１の画像取得手段とは異なっ
た位置から上記地上を撮像し探索画像を取得する第２の
画像取得手段と、相関窓の大きさと上記探索画像におけ
る探索範囲とを設定する設定手段と、上記基準画像上の
点である基準点を含む領域と上記探索範囲内の複数の探
索画像領域とを上記相関窓の大きさに基づいて抽出し、
上記基準点を含む領域との類似度が最大となる探索画像
領域中の点を対応点とする対応点探索手段と、この対応
点に基づいて上記基準点に対応した上記地上の三次元座
標を求める三次元座標演算手段とを備えたものである。

【００１８】請求項２の発明に係る地形図作成装置は、
上記第１の画像取得手段により取得した基準画像上の点
である基準点を含む領域の特徴量を求め、この特徴量に
基づいて相関窓の大きさと上記探索画像における探索範
囲とを設定する設定手段を備えたものである。

【００１９】請求項３の発明に係る地形図作成装置は、
波長帯の異なる複数の画像取得手段を有し、地上の同一
地点を撮像して複数の基準画像を取得する第１の画像取
得手段と、上記第１の画像取得手段により取得した複数
の基準画像を用いて基準画像上の点である基準点の被覆
を判定し、この判定結果に基づいて相関窓の大きさと上
記探索画像における探索範囲とを設定する設定手段とを
備えたものである。

【００２０】請求項４の発明に係る地形図作成装置は、
波長帯の異なる複数の画像取得手段を有し、地上の同一
地点を撮像して複数の基準画像を取得する第１の画像取
得手段と、上記第１の画像取得手段により取得した複数
の基準画像を用いて基準画像上の点である基準点の被覆
を判定し、この判定結果に基づいて上記三次元座標の高
度を補正し、地上の三次元座標を求める三次元座標演算
手段とを備えたものである。

【００２１】請求項５の発明に係る地形図作成装置は、
地上を撮像し第１の基準画像を取得する第１の基準画像
取得手段と、この第１の基準画像取得手段とは異なった
位置から同一の波長帯で上記地上を撮像し第１の探索画
像を取得する第１の探索画像取得手段と、上記第１の基
準画像上の点である第１の基準点を含む領域と上記第１
の探索画像上の複数の領域とを抽出し、上記第１の基準
点を含む領域との類似度が最大となる上記第１の探索画
像領域中の点を第１の対応点とする第１の対応点探索手
段と、上記第１の基準画像取得手段とは異なる波長帯で
上記地上を撮像し第２の基準画像を取得する第２の基準
画像取得手段と、この第２の基準画像取得手段とは異な
った位置から同一の波長帯で上記地上を撮像し第２の探
索画像を取得する第２の探索画像取得手段と、上記第２
の基準画像上の点である第２の基準点を含む領域と上記
第２の探索画像上の複数の領域とを抽出し、上記第２の
基準点を含む領域との類似度が最大となる上記第２の探
索画像領域中の点を第２の対応点とする第２の対応点探
索手段と、上記第１の対応点と上記第２の対応点とに基
づいて対応点を決定する対応点補正手段と、この決定し
た対応点に基づいて上記第１の基準点に対応した上記地
上の三次元座標を求める三次元座標演算手段とを備えた
ものである。

【００２２】請求項６の発明に係る地形図作成装置は、
それぞれ求めた複数の類似度を出力する第１と第２の対
応点探索手段と、上記出力された類似度間で演算を行
い、演算結果が最大となる点を対応点として決定する対
応点補正手段を備えたものである。

【００２３】請求項７の発明に係る地形図作成装置は、
地上を撮像し第１の基準画像を取得する第１の基準画像
取得手段と、この第１の基準画像取得手段と異なる波長
帯で上記地上を撮像し第２の基準画像を取得する第２の
基準画像取得手段と、上記第１の基準画像と上記第２の
基準画像の画素毎に演算を行なう基準画像演算手段と、
上記第１の基準画像取得手段とは異なった位置から上記
地上を撮像し第１の探索画像を取得する第１の探索画像
取得手段と、この第１の探索画像取得手段と異なる波長
帯で上記地上を撮像し第２の探索画像を取得する第２の
探索画像取得手段と、上記第１の探索画像と上記第２の
探索画像の画素毎に演算を行なう探索画像演算手段と、
上記基準画像演算手段の演算結果と上記探索画像演算手
段の演算結果とから上記第１の探索画像領域中の対応点
を探索する対応点探索手段と、この探索した対応点に基
づいて上記第１の基準画像中の基準点に対応した上記地
上の三次元座標を求める三次元座標演算手段とを備えた
ものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明に係る地形図作成装置の
実施の形態１の構成を示す構成図である。１ａ、１ｂは
光学系や検出器により構成され、異なった位置から地表
面の画像を取得する画像取得手段であり、画像取得手段
１ａにより取得された画像を基準画像と呼び、画像取得
手段１ｂにより取得された画像を探索画像と呼ぶ。ま
た、基準画像上の三次元座標を測定する点を基準点と呼
び、探索画像上の点を探索点と呼び、基準点と同一の地
点を見る探索点を対応点と呼ぶ。２は基準点を設定する
基準点設定手段、３は特徴量抽出手段であり、特徴量抽
出手段３は、画像取得手段１ａにより取得された基準画
像から基準点設定手段２で設定した基準点付近の特徴量
を抽出する手段である。４は特徴量抽出手段３により抽
出された特徴量に基づいて相関窓の大きさを設定する相
関窓の大きさ設定手段、５は特徴量抽出手段３により抽
出された特徴量に基づいて探索画像中の探索範囲を設定
する探索範囲設定手段であり、相関窓の大きさ設定手段
４と探索範囲設定手段５とにより設定手段が構成され
る。６は対応点探索手段であり、図８に示した従来の対
応点探索手段３０と同様に、探索点設定手段１４、相関
窓抽出手段１５ａ、１５ｂ、類似度計算手段１６、探索
範囲終了判定手段１７及び対応点出力手段１８により構
成される。対応点探索手段６は従来と同様に、探索範囲
設定手段５で設定した探索画像内の全ての範囲につい
て、基準画像から抽出した相関窓と、探索画像から抽出
した相関窓との類似度を求め、類似度が最大となる探索
点を対応点として出力する。７は三次元座標演算手段で
あり、図８に示した従来の三次元座標演算手段４０と同
様に、画像取得手段１ａ、１ｂの位置、基準点の座標、
対応点の座標から三角測量の原理に従って、基準点が見
込む地上の三次元の座標を出力する。

【００２５】この装置は、測定対象の特徴量に応じて、
対応点の探索に用いる相関窓の大きさと探索範囲の広さ
の探索条件とを、画像内で自動的に設定するものであ
る。図１に示した地形図作成装置は、ある一点の三次元
座標を測定するものであるが、測定点を変える度に測定
点付近の特徴量を測定することにより、測定対象に応じ
て対応点の探索条件を設定することができる。

【００２６】特徴量としては、テクスチャ特徴量などが
ある。テクスチャとは、ある要素が決められた規則にし
たがって配列されて構成される繰り返しパターンのこと
である。森健一監修「パターン認識」（１９９０年３月
１０日、電子情報通信学会発行）１５９〜１６３ページ
や、森俊二、板倉栂子共著「画像認識の基礎II」（１９
９０年４月２０日オーム社発行）１９５〜２００ページ
に示されるように、テクスチャ特徴量としては、均一
性、直線性、コントラストなど幾つかのものがある。こ
れらのものは繰り返しパターンの周期により定まる。こ
のようなテクスチャ特徴量を用いて、相関窓の大きさや
探索範囲の広さの探索条件を設定する。

【００２７】例えば、基準画像の基準点付近の領域を抽
出して、テクスチャ特徴量を測定する。テクスチャを構
成する繰り返しパターンの周期が大きいときは、画像中
で濃淡の空間分布の変化は少なく、画像内で類似の濃度
分布をしている領域が多いことから、小さな相関窓を用
いると、類似の異なる探索点を対応点と判定する可能性
が高くなる。従って、大きな相関窓を用いて対応点を探
索する。

【００２８】また、測定対象物の種類により特徴量は異
なることから、特徴量より対象物の種類を判定すること
ができる。例えば、対象地域が田と判定された場合、田
は、格子状に同一の分布が繰り返され、高度変化が少な
い所に作られることが多いので、相関窓を大ききく設定
して、対応点を探索する。相関窓を大きく設定すること
により、類似の異なる点を対応点と誤る可能性は低く、
高度変化が少ないので画像歪みによる誤差も小さい。

【００２９】以上のように、この実施の形態によれば、
測定対象に応じて対応点の探索条件を設定し対応点を測
定するので、画像内に異なる種類の対象が存在している
場合でも、精度の高い地形図を容易に作成することが出
来る。

【００３０】なお、この実施の形態では、基準点毎にそ
の付近の特徴量を計算しているが、事前に画像を複数の
小領域に分割し、分割された領域毎に特徴量を計算して
おき、基準点を含む領域毎に対応点探索条件を設定して
も良い。

【００３１】実施の形態２．図２はこの発明に係る地形
図作成装置の実施の形態２の構成を示す構成図である。
同図において、１ａ、１ｂは同一の波長帯で感度を持つ
視点の異なる画像取得手段であり、１ｃは画像取得手段
１ａと同一の視線をとるが、異なる波長帯で感度を持つ
画像取得手段である。８は被覆判定手段であり、同一地
点を見た波長帯の異なる画像取得手段１ａと１ｃの出力
画像間で演算処理を行い、この演算処理の出力を用いて
基準点を覆っている被覆を判定する。この判明結果に基
づいて、実施の形態１と同様に測定対象に応じた対応点
の探索条件を設定することにより、測定対象に因らず精
度の高い地形図が作成できる。

【００３２】実施の形態３．図３はこの発明に係る地形
図作成装置の実施の形態３の構成を示す構成図である。
同図において、１３は高度補正手段である。画像取得手
段１ａ〜１ｃ、基準点設定手段２、対応点探索手段６、
三次元座標演算手段７、被覆判定手段８は、実施の形態
２と同様のものである。画像取得手段１ａ及び１ｃで得
られた画像の測定対象地域が、被覆判定手段８により樹
木と判定された場合、高度補正手段１３により、樹高を
測定し対応点探索手段６で得られた対応点を樹高で補正
する。これにより、樹木のある地域を測定する場合も、
地面の三次元座標を得ることができる。

【００３３】また、市街地における建物は高度変化が急
峻な斜面に存在することは一般的に少ないので、測定対
象地域の対象の高度変化が急峻であるときに、建物と判
定し、高度補正手段１３により、建物の存在する場所を
地面の高度に補正する。従って、市街地と判定された領
域では、測定される三次元座標は地面と建物の屋根との
間で離散的に変化する。高度が低い点を地面とみなし、
それ以外の高度が高い点は周辺の高度の低い点の値を用
いて修正する。これにより、建物がある市街地でも地面
の三次元座標を得ることができる。

【００３４】実施の形態２、３において、被覆判定に用
いる波長帯の異なる画像取得手段をステレオ画像取得手
段と共有させているが、ステレオ画像取得手段と独立さ
せても良いことはいうまでもない。また、実施の形態
２、３では、波長帯の異なる複数の画像により測定対象
の種類を判定したが、種類の判定手段はこれに限らな
い。

【００３５】実施の形態４．図４はこの発明に係る地形
図作成装置の実施の形態４の構成を示す構成図である。
１ａ〜１ｄは画像取得手段であり、画像取得手段１ａと
１ｂ、画像取得手段１ｃと１ｄはそれぞれ同一の波長帯
で感度を持つ。９は対応点補正手段であり、画像取得手
段１ａと１ｂ、画像取得手段１ｃと１ｄのそれぞれの組
み合わせにより得た各対応点を用いて対応点を補正し、
三次元座標を出力するものである。なお、基準点設定手
段２、相関窓の大きさ設定手段４、探索範囲設定手段
５、対応点探索手段６、三次元座標演算手段７は、実施
の形態１と同様のものである。

【００３６】この実施の形態４の地形図作成装置によれ
ば、同一地点に対して波長帯の異なる条件で測定した２
種類の対応点が得られる。同一の対象の画像を取得した
場合でも、対象の分光反射率、分光放射率特性により、
画像取得手段の波長特性が異なると、取得画像の濃淡分
布は異なる。例えば、ある波長で濃淡がなく明るさが一
定となる画像が取得されても、異なる波長帯では、濃淡
が鮮明なテクスチャが豊富な画像が得られるものもあ
る。濃淡がない画像が得られた場合、画像間の類似度は
探索点の位置に因らず大きな値で、ほぼ一定となり、類
似度が最大となる対応点の測定精度が低くなる。このよ
うに、画像を取得する波長帯により測定された対応点の
精度は異なるが、画像取得手段の波長帯と対象の組み合
わせにより精度は異なる。同一地点に対して波長帯の異
なる画像を取得することにより、精度の異なる複数の対
応点の測定結果を対応点補正手段９により補正し、三次
元座標演算手段７により地上の三次元座標を出力する。
これにより、いずれかの波長帯で測定した対応点に誤差
があっても、補正された座標の誤差は小さくなる。

【００３７】対応点補正手段９による対応点の補正は以
下に示すいずれの方法でも良い。

【００３８】二つの対応点探索手段６にて対応点決定の
判断に用いた類似度が高い方の対応点を選択し、それを
出力しても良い。

【００３９】または、複数の波長帯の画像の組み合わせ
により得られる結果は、さまざまな誤差要因により対応
点からずれるが、誤って対応点と判断される探索点は対
応点の付近に分布する。従って、それら対応点の平均値
を出力としても良い。なお、出力値は対応点の測定誤差
を低減させるものであれば、平均値でなくとも良い。

【００４０】さらに、同一地点に対して測定された二つ
の対応点が大きく異なる場合、その地点は対応点の探索
に失敗したと判定し、いずれの対応点ともに採用しなく
ても良い。この場合は、その地点に対して周辺の探索に
成功した対応点で補間するなど異なる手段により対応点
を設定する。

【００４１】以上のように、この実施の形態によれば、
複数の異なる波長帯の画像取得手段を用いて得られた複
数の対応点の測定結果を用いることにより、精度の高い
地形図の自動作成が可能となる。

【００４２】実施の形態５．図５はこの発明に係る地形
図作成装置の実施の形態５の構成を示す構成図である。
図において、１０は類似度空間分布測定手段であり、従
来例の図９の基準点設定手段２、探索点設定手段１４、
相関窓抽出手段１５及び類似度計算手段１６により構成
され、探索点の位置による類似度の空間分布を出力する
手段である。１１は類似度空間分布間演算手段であり、
二つの類似度の空間分布間で演算処理を行い、この演算
結果が最大となる対応点の座標を出力するものである。
なお、画像取得手段１ａ〜１ｄ、基準点設定手段２、相
関窓の大きさ設定手段４、探索範囲設定手段５、三次元
座標演算手段７は、実施の形態４と同様のものである。

【００４３】類似度空間分布測定手段１０により、各波
長帯における相関窓内の画像の類似度の空間分布を測定
する。そして、類似度空間分布間演算手段１１により異
なる波長帯で得られた相関窓の位置による類似度の空間
分布の間で演算処理を行う。例えば、各類似度の空間分
布間の積を取り、それが最大となる点を対応点とする。
これにより、類似度の空間分布に複数の極大が存在する
ような波長帯を使用した場合でも、異なる波長帯では、
対応点近傍でのみしか類似度の空間分布に極大値を取ら
ない場合、それらの相関を取ることにより、対応点と異
なる極大値は除去され、対応点近傍の類似度のみが強調
される。

【００４４】以上のように、この実施の形態によれば、
いずれかの波長帯で測定した対応点に誤差があっても、
測定結果の誤差は小さくなる。

【００４５】実施の形態６．図６はこの発明に係る地形
図作成装置の実施の形態６の構成を示す構成図である。
１ａ〜１ｄは画像取得手段であり、画像取得手段１ａと
画像取得手段１ｃ、画像取得手段１ｂと画像取得手段１
ｄはそれぞれ同一の視点、視線方向をとり、異なる波長
帯で感度をもつ。１２は画像間演算手段であり、複数の
画像間で画素毎に和、積などの演算を行い、濃淡が強調
された画像を出力する手段である。なお、基準点設定手
段２、相関窓の大きさ設定手段４、探索範囲設定手段
５、対応点探索手段６、三次元座標演算手段７は、実施
の形態１と同様のものである。

【００４６】画像間演算手段１２により、二種類の波長
帯で得られた画像を用いて画像の濃淡を強調することに
より、画像の濃淡が少ないことを原因とする対応点測定
の誤差は低減され、精度の高い地形図の自動作成が可能
となる。

【００４７】この実施の形態では、画像間演算手段１２
において、波長の異なる二種類の波長帯の画像間の演算
により画像の濃淡を強調すると述べたが、二種類の画像
から濃淡の多い画像を選択し、出力しても良い。

【００４８】また、図４、５、６では、二種類の波長帯
の画像取得手段を用いているが、二種類以上の画像取得
手段を用いても良いことは言うまでもない。

【００４９】実施の形態７．上記の対応点探索手段６に
おける相関窓を円形としても良い。相関窓内でも対応点
から離れるつれて、視点の異なる画像間で歪みにより類
似度は低くなるので、相関窓の形状を円形とすることに
より、最も離れた矩形の四つの頂点近傍が除かれことか
ら、精度の高い地形図が作成できる。

【００５０】また、相関窓内で中心から離れるにつれて
画像の濃淡を徐々に減らしたものを用いて、類似度を測
定しても良い。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の発明に係る地形図作成装置に
よれば、設定手段により設定された相関窓の大きさと探
索範囲とにより対応点の探索条件を設定し、この探索条
件に基づいて対応点を測定するので、画像内に異なる種
類の対象が存在している場合でも、精度の高い地形図を
作成することが出来る。

【００５２】請求項２の発明に係る地形図作成装置によ
れば、基準点を含む領域の特徴量を求め、この特徴量に
基づいて相関窓の大きさと探索範囲とを設定するので、
画像内に異なる種類の対象が存在している場合でも、精
度の高い地形図を作成することが出来る。

【００５３】請求項３の発明に係る地形図作成装置によ
れば、基準点の被覆を判定し、この判定結果に基づいて
相関窓の大きさと探索範囲とを設定するので、画像内に
異なる種類の対象が存在している場合でも、精度の高い
地形図を作成することが出来る。

【００５４】請求項４の発明に係る地形図作成装置によ
れば、基準点の被覆を判定し、この判定結果に基づいて
三次元座標の高度を補正するので、樹木や建物のある地
域を測定する場合でも、地面の三次元座標を得ることが
できる。

【００５５】請求項５の発明に係る地形図作成装置によ
れば、異なる波長帯の複数の画像取得手段を用いて得ら
れた複数の対応点を用いることにより、精度の高い地形
図を作成することが出来る。

【００５６】請求項６の発明に係る地形図作成装置によ
れば、いずれかの波長帯で測定した対応点に誤差があっ
ても、測定結果の誤差は小さくなる。

【００５７】請求項７の発明に係る地形図作成装置によ
れば、複数の波長帯で得られた画像を用いて画像の濃淡
を強調することにより、画像の濃淡が少ないことを原因
とする対応点測定の誤差は低減されるので、精度の高い
地形図を作成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による地形図作成装
置の構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による地形図作成装
置の構成図である。

【図３】 この発明の実施の形態３による地形図作成装
置の構成図である。

【図４】 この発明の実施の形態４による地形図作成装
置の構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態５による地形図作成装
置の構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態６による地形図作成装
置の構成図である。

【図７】 上空から撮像したステレオ画像を用いた地形
図作成方法の概念図である。

【図８】 従来の地形図作成装置の構成を示す構成図で
ある。

【図９】 従来の粗密探索法による地形図作成装置の構
成を示す構成図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ 画像取得手段、２ 基準点設定手段、３
特徴量抽出手段、４相関窓の大きさ設定手段、５ 探索
範囲設定手段、６ 対応点探索手段、７ 三次元座標演
算手段、８ 被覆判定手段、９ 対応点補正手段、１０
類似度空間分布測定手段、１１ 類似度空間分布間演
算手段、１２ 画像間演算手段、１３高度補正手段。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上を撮像し基準画像を取得する第１の
   画像取得手段と、 この第１の画像取得手段とは異なった位置から上記地上
   を撮像し探索画像を取得する第２の画像取得手段と、 相関窓の大きさと上記探索画像における探索範囲とを設
   定する設定手段と、 上記基準画像上の点である基準点を含む領域と上記探索
   範囲内の複数の探索画像領域とを上記相関窓の大きさに
   基づいて抽出し、上記基準点を含む領域との類似度が最
   大となる探索画像領域中の点を対応点とする対応点探索
   手段と、 この対応点に基づいて上記基準点に対応した上記地上の
   三次元座標を求める三次元座標演算手段とを備えたこと
   を特徴とする地形図作成装置。
2. 【請求項２】 上記設定手段は、上記第１の画像取得手
   段により取得した基準画像上の点である基準点を含む領
   域の特徴量を求め、この特徴量に基づいて相関窓の大き
   さと上記探索画像における探索範囲とを設定することを
   特徴とする請求項１記載の地形図作成装置。
3. 【請求項３】 上記第１の画像取得手段は、波長帯の異
   なる複数の画像取得手段を備え、地上の同一地点を撮像
   して複数の基準画像を取得し、 上記設定手段は、上記第１の画像取得手段により取得し
   た複数の基準画像を用いて基準画像上の点である基準点
   の被覆を判定し、この判定結果に基づいて相関窓の大き
   さと上記探索画像における探索範囲とを設定することを
   特徴とする請求項１記載の地形図作成装置。
4. 【請求項４】 上記第１の画像取得手段は、波長帯の異
   なる複数の画像取得手段を備え、地上の同一地点を撮像
   して複数の基準画像を取得し、 上記三次元座標演算手段は、上記第１の画像取得手段に
   より取得した複数の基準画像を用いて基準画像上の点で
   ある基準点の被覆を判定し、この判定結果に基づいて上
   記三次元座標の高度を補正し、地上の三次元座標を求め
   ることを特徴とする請求項１記載の地形図作成装置。
5. 【請求項５】 地上を撮像し第１の基準画像を取得する
   第１の基準画像取得手段と、 この第１の基準画像取得手段とは異なった位置から同一
   の波長帯で上記地上を撮像し第１の探索画像を取得する
   第１の探索画像取得手段と、 上記第１の基準画像上の点である第１の基準点を含む領
   域と上記第１の探索画像上の複数の領域とを抽出し、上
   記第１の基準点を含む領域との類似度が最大となる上記
   第１の探索画像領域中の点を第１の対応点とする第１の
   対応点探索手段と、 上記第１の基準画像取得手段とは異なる波長帯で上記地
   上を撮像し第２の基準画像を取得する第２の基準画像取
   得手段と、 この第２の基準画像取得手段とは異なった位置から同一
   の波長帯で上記地上を撮像し第２の探索画像を取得する
   第２の探索画像取得手段と、 上記第２の基準画像上の点である第２の基準点を含む領
   域と上記第２の探索画像上の複数の領域とを抽出し、上
   記第２の基準点を含む領域との類似度が最大となる上記
   第２の探索画像領域中の点を第２の対応点とする第２の
   対応点探索手段と、 上記第１の対応点と上記第２の対応点とに基づいて対応
   点を決定する対応点補正手段と、 この決定した対応点に基づいて上記第１の基準点に対応
   した上記地上の三次元座標を求める三次元座標演算手段
   とを備えたことを特徴とする地形図作成装置。
6. 【請求項６】 上記第１と第２の対応点探索手段はそれ
   ぞれ、求めた複数の類似度を出力し、 上記対応点補正手段は、上記出力された類似度間で演算
   を行い、演算結果が最大となる点を対応点として決定す
   ることを特徴とする請求項５記載の地形図作成装置。
7. 【請求項７】 地上を撮像し第１の基準画像を取得する
   第１の基準画像取得手段と、 この第１の基準画像取得手段と異なる波長帯で上記地上
   を撮像し第２の基準画像を取得する第２の基準画像取得
   手段と、 上記第１の基準画像と上記第２の基準画像の画素毎に演
   算を行なう基準画像演算手段と、 上記第１の基準画像取得手段とは異なった位置から上記
   地上を撮像し第１の探索画像を取得する第１の探索画像
   取得手段と、 この第１の探索画像取得手段と異なる波長帯で上記地上
   を撮像し第２の探索画像を取得する第２の探索画像取得
   手段と、 上記第１の探索画像と上記第２の探索画像の画素毎に演
   算を行なう探索画像演算手段と、 上記基準画像演算手段の演算結果と上記探索画像演算手
   段の演算結果とから上記第１の探索画像領域中の対応点
   を探索する対応点探索手段と、 この探索した対応点に基づいて上記第１の基準画像中の
   基準点に対応した上記地上の三次元座標を求める三次元
   座標演算手段とを備えたことを特徴とする地形図作成装
   置。