TWI780945B - 使用有超解析度影像之等高線產生系統及使用有超解析度影像之等高線產生程式 - Google Patents

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Abstract

得到一種就算是將使用有地理院之DEM的紅色立體視覺影像作了擴大也能夠抑制鋸齒(鋸齒邊)之發生並且能夠以詳細的解析度來展示凹凸之影像的超解析度立體視覺化處理系統。係具備有：記憶有5mDEM基盤地圖Fa之基盤地圖用資料庫(110)、和5mDEM網目(mesh)讀入部(112)、和地理座標用XYZ點檔案(114)、和平面直角座標轉換部(115)、和平面直角用XYZ點檔案(118)、和網格(raster)化處理部(135)、和微細格子用記憶體(142)(層)、和平滑處理部(141)、和平滑影像用記憶體(147)(層)、和考慮距離格子數算出部(148)、和紅色立體視覺影像產生部(145)、和紅色立體視覺影像用記憶體(149)(層)等，並在顯示部(200)之畫面上得到5mDEM之超解析度紅色立體化視覺影像Gai'。

Description

使用有超解析度影像之等高線產生系統及使用有超解析度影像之等高線產生程式
本發明，係有關於使用有超解析度影像之等高線產生系統。
近年來，日本國土地理院(以下，稱作地理院)係在網際網路上公開有數位標高模型(DEM：Digital Elevation Model)。
此DEM，係將從飛機來對於地上照射雷射光所得到的各個的雷射計測點，以TIN(triangulated irregular network)來作連結，並將此以經度差、緯度差0.2秒(約5m)之間隔或者是經度差、緯度差0.4秒(約10m)之網目(mesh)來作區隔並附加框，而將各個的網目之中心點之高度根據包含有該中心點之TIN之頂點的高度來藉由內插插補而求取出來。
使用此種DEM，近年來，係由地理院而公開有基於專利文獻1所致之紅色立體地圖。
紅色立體地圖之概要，係使用5mDEM(Digital Elevation Model)來求取出斜度和地上開放度、地下開放 度，並根據地上開放度與地下開放度、斜度來求取出峰谷度(亦稱作浮沈度)，再對於斜度分配紅色的彩度，並對於峰谷度分配亮度，而進行合成以產生之。
另一方面，近年來，紅色立體地圖，從防災、不動產之價值等的觀點來看，係要求就算是在數百公尺之狹窄的範圍(亦稱作區域)中也能夠詳細且立體性地可視化。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3670274號公報
然而，紅色立體地圖，在想要更為詳細地觀察地形之凹凸而作了擴大的情況時，係會如同圖46中所示一般地而產生有鋸齒(鋸齒邊)。圖46，係對於將基於5mDEM所得到的紅色立體地圖重疊於日本國土地理院之25000分之1之都市圖上的例子作展示。
亦即是，就算是在地理院地圖上重疊紅色立體地圖，並作了擴大，也只會成為看到鋸齒(鋸齒邊)，而看起來並不會立體化
又，於先前技術中，等高線，係進行有樣條曲線(spline curve)、貝茲曲線(Bézier Curve)等之曲率最大化處 理。
本發明，係為有鑑於以上之課題所進行者，其目的，係在於得到一種就算是將使用有地理院之DEM的紅色立體視覺影像作了擴大也能夠抑制鋸齒(鋸齒邊)之發生，並能夠以詳細的解析度來展示凹凸之影像，並且能夠產生與1萬分之1的地圖略相同之等高線地圖的使用有超解析度影像之等高線產生系統。
本發明之使用有超解析度影像之等高線產生系統之要旨在於，係具備有：數值標高模型用記憶體，係記憶有以緯度經度而被作了定義的數值標高模型；和平面直角座標轉換部，係產生將在前述數值標高模型中以緯度經度而被作定義的一定大小之網目依序投影轉換至以平面直角座標系而被作定義的平面直角網目用記憶體處之平面直角網目群；和微細格子用記憶體，係以平面直角座標系而被作定義；和微細格子產生處理部，係針對前述平面直角網目用記憶體之各平面直角網目之每一者，而將此平面直角網目之成為X軸方向的橫邊之長度作奇數之分割，並以將此些之分割邊之長度作了平均化後的平均長度，來對前述微細格子用記憶體之X軸、Y軸進行分割，而在前述微細格子用記憶體之X-Y平面上定義出縱橫係成為前述平均長度的微細格子之微細格子群；和標高值插補部，係將前述微細格子用記憶體之各微細格子之每一者的標高值作 內插插補並作分配；和等高線產生部，係在前述微細格子用記憶體之所有的微細格子之內插插補後的標高值之中，指定成為起點之前述微細格子，並求取出具有此所指定了的微細格子之標高值並且封閉的通過微細格子群之直線，並且將此些之直線向量化，而將此作為等高線向量來產生之；和顯示處理部，係將前述等高線向量作成影像並寫入至顯示用記憶體中而顯示於畫面上。
如同上述一般，若依據本發明，則就算是將使用有DEM的超解析度立體視覺影像作了擴大，也成為不會看到鋸齒(鋸齒邊)，並且能夠以詳細的解析度來使凹凸被立體性地觀察到。
又，係並不會產生格子狀之假影(artifact)，並且，能夠產生與1萬分之1之地圖略相同之等高線地圖。
110:基盤地圖用資料庫
112:5mDEM網目讀入部
114:地理座標用XYZ點檔案
118:平面直角用XYZ點檔案
132:X方向分割距離算出部
134:微細格子產生部
135:網格化處理部
145:紅色立體視覺影像產生部
148:考慮距離格子數算出部
[圖1]係為對於實施形態1之超解析度立體視覺化處理系統的概念作說明之流程圖。
[圖2]係為先前技術之使用5mDEM所產生的5mDEM紅色影像GRoi與超解析度紅色立體視覺化影像Gai'之間之比較說明圖。
[圖3]係為實施形態1之超解析度立體視覺化處理系統 的概略構成圖。
[圖4]係為5mDEM緯度經度點資料Pai之具體例之說明圖。
[圖5]係為基於5mDEM緯度經度點資料Pai所得到的緯度經度5m網目Mai之具體例之說明圖。
[圖6]係為平面直角座標5mDEM點資料Pbi(xbi、ybi、zbi、…)之具體性的說明圖。
[圖7]係為基於平面直角座標5mDEM點資料Pbi所得到的平面直角5m網目Mbi之具體例的說明圖。
[圖8]係為等角圓柱投影法的說明圖。
[圖9]係為5m平面直角網目Mbi之說明圖。
[圖10]係為微細格子用記憶體142之X-Y平面之0.559m尺寸的微細格子mi之說明圖。
[圖11]係為分割後的微細格子mi(m1、m2、m3、…)之三角形之座標例之說明圖。
[圖12]係為將等高線資料作彩色顯示(平面直角座標)並在此彩色段彩圖上重疊了平面直角5m網目Mbi之例的說明圖。
[圖13]係為TIN雙線性插補的說明圖。
[圖14]係為TIN雙線性插補後之說明圖。
[圖15]係為TIN雙線性插補的問題點之說明圖。
[圖16]係為移動平均化用網目Fmi之說明圖。
[圖17]係為由本實施形態之移動平均化處理所致的效果之說明圖。
[圖18]係為由第1次的移動平均化處理所致之例之說明圖。
[圖19]係為由第2次的移動平均化處理所致之說明圖。
[圖20]係為第2次的移動平均化處理之擴大顯示例之說明圖。
[圖21]係為平滑微細標高值網格(raster)影像資料RGi之說明圖。
[圖22]係為在平滑前之微細格子用記憶體142之X-Y平面上的資料與在平滑影像用記憶體147之平滑處理後之X-Y平面上的資料之具體例之說明圖。
[圖23]係為對於平滑處理之前的雙線性(Bi-linear)插補後標高值zri而進行了紅色立體視覺影像產生處理之例的說明圖。
[圖24]係為對於平滑處理之後的平滑處理後標高值zfi而進行了超解析度紅色立體影像產生處理之例的說明圖。
[圖25]係為實施形態2之超解析度立體視覺化系統的概略構成圖。
[圖26]係為對於實施形態2之超解析度立體視覺化系統的概略作說明之流程圖。
[圖27]係為25000分之1之標準地圖Gki(等級16)之說明圖。
[圖28]係為平滑等高線資訊Ji的產生之說明圖。
[圖29]係為TIN雙線性插補後之插補後等高線影像 GJoi之說明圖。
[圖30]係為圖29之範圍Ubi附近之擴大圖。
[圖31]係為平滑處理後的平滑等高線影像GJi之說明圖。
[圖32]係為圖31之Uai附近之擴大圖。
[圖33]係為「平滑等高線+紅色」影像GaCi之說明圖。
[圖34]係為「標準地圖+紅色+平滑等高線」影像Gami之說明圖。
[圖35]係為「標準地圖+紅色+平滑等高線」影像Gami之擴大圖。
[圖36]係為將圖35更進一步作了擴大的擴大圖。
[圖37]係為對於紅色立體影像的產生之流程作說明之說明圖。
[圖38]係為紅色立體視覺影像產生部145之概略構成圖。
[圖39]係為地下開放度、地上開放度之說明圖。
[圖40]係為以標高0m為基準的標本地點之A與B之關係之說明圖。
[圖41]係為地下開放度、地上開放度之標本地點以及距離之說明圖。
[圖42]係為灰度之分配之說明圖。
[圖43]係為凸部強調影像產生部以及凹部強調影像產生部之區塊圖。
[圖44]係為斜度強調影像以及第2合成部之區塊圖。
[圖45]係為針對上方為凸的情況時之傾斜角與瞭望角(仰角)會隨著網目尺寸和移動平均而作何種變化一事作展示之說明圖。
[圖46]係為使用有5mDEM的情況時之先前技術之紅色影像之說明圖。
在本實施形態中，係針對以地理院之5mDEM(A：A係代表雷射)的基盤地圖(以下，稱作5mDEM基盤地圖Fa)作為其中一例而得到超解析度立體視覺化影像Gi的過程來作說明。
超解析度立體視覺化影像Gi，係亦會依存於作為對象之區域、季節等而有所相異(藍、綠、黃綠等)，但是，在本實施形態中，係使用紅色系(紅、紫、朱色、橙、黃色等)的顏色來作說明。
將使用5mDEM基盤地圖Fa而藉由後述之本實施形態所產生的紅色系之超解析度立體視覺化影像Gi，稱作超解析度紅色立體視覺化影像Gai'。
〈實施形態1〉
圖1，係為對於實施形態1之超解析度立體視覺化處理系統的概念作說明之流程圖，並身為電腦所進行之處理。
如同圖1中所示一般，將任意之區域Ei的藉由緯度以 及經度等所定義出之5mDEM(以下，稱作緯度經度5mDEM)的網目(稱作緯度經度5m網目Mai，參照圖5)讀入(S10)，並將此轉換為平面直角座標系之座標(以下，稱作平面直角5m網目Mbi，參照圖7)而記憶在記憶體(未圖示)中(S20)。
在圖5中，係展示將緯度軸N、經度軸E以0.1秒間隔來作了區劃之框，並對於TIN插補用之斜線作標示。又，係對於尺寸尺度Qi(0.0m~6.0m)和代表等高線之標高的色條Vi作展示。
亦即是，係在X-Y平面(二維平面)上定義(求取)出區域Ei內之平面直角5m網目Mbi(Mb1、Mb2、…、Mb100、…)。
之後，進行網格化處理(S30)。
網格化處理，係由5m網目x方向分割、y方向分割處理(S40)和TIN雙線性插補處理(S50)等所成。
5m網目x方向分割、y方向分割處理(S40)，係對於此平面直角5m網目Mbi(Mb1、Mb2、…、Mb100、…)作指定，並針對此指定之每一者，而求取出將此平面直角5m網目Mbi之X軸之邊(以下，單純稱作x方向)作了9分割的各5m網目X方向分割距離di(d1、d2、…)。
之後，將此些之各5m網目X方向分割距離di平均化，並將對應於區域Ei之X-Y平面，以此平均化距離(以下，稱作各5m網目X方向分割平均距離da，例如，0.559m)來作分割(S40)。將此被作了分割的格子，稱作微 細格子mi(亦稱作微細原始格子)(參照圖10)。
另外，分割，係以各5m網目X方向分割平均距離da(0.5844m或0.559m)來作分割。關於此5m網目x方向分割、y方向分割處理，係於後再述。
而，TIN雙線性插補處理(S50)，係針對對應於區域Ei之X-Y平面，而依序定義出平面直角5m網目Mbi(層)，並針對各平面直角5m網目Mbi之每一者，而對於在此平面直角5m網目Mbi內之各微細格子mi之每一者(m1或m2、…)進行TIN雙線性插補(參照圖13)(S50)。
將在此平面直角5m網目Mbi中的微細格子mi之標高值，稱作雙線性插補後標高值zri。
在本實施形態中，係將在與區域Ei相對應之X-Y平面上所被定義的網目群(平面直角5m網目Mbi)之塊(集合)，稱作網格用微細網目大框Mi。
之後，使TIN雙線性插補處理(S50)，在每次得到雙線性插補後標高值zri時，將此雙線性插補後標高值zri分配至所屬之微細格子mi處(亦稱為網格化，參照圖14)。
接著，進行平滑處理(S60)。
平滑處理(S60)，係指定微細格子mi，並於每一之此指定中，施加9×9格子(格子尺寸為0.5844m或0.559m)之移動平均化網目Fmi(相加平均、移動平均等)(亦稱作smoothing處理)。將被賦予至此移動平均化網目Fmi(參照圖16)之格子(fmi)處之值，稱作平滑標高值zfi(zf1、 zf2、…)。將使此平滑標高值zfi(zf1、zf2、…)作了影像化者，稱作平滑影像Gfi(參照圖18、圖19、圖20)。
接著，使紅色影像化處理(S70)依序指定微細格子mi，並於每一之此指定中，將此微細格子mi作為注目點，並使用存在於從此注目點起之考慮距離L(例如，50m)內之平滑微細標高值(亦稱作平滑標高值)來求取出斜度和地上開放度以及地下開放度，並根據地上開放度與地下開放度來求取出峰谷度，再對於斜度分配紅色的彩度，並對於峰谷度(亦稱作浮沈度)分配亮度，而產生將此些作了合成的各微細格子mi每一者(0.559m)之紅色影像資料gmi(gm1、gm2、…)(S70)。
前述之考慮距離L，係轉換為微細格子數。微細格子數，係設為相當於L/da之格子數。
之後，將此些之紅色影像資料gmi(gm1、gm2、…)寫入至顯示用記憶體中(S90)，並在畫面上作為於圖2(b)中所示之超解析度紅色立體視覺化影像Gai'而作顯示(S100)。
在此紅色立體視覺影像產生處理之前，較理想，係進行平滑處理。關於此平滑處理以及紅色立體視覺影像產生處理，係在實施形態2中詳細作說明。
圖2，係在圖2(a)中對於使用5mDEM基盤地圖Fa之5mDEM所產生的紅色立體地圖(在本實施形態中，係稱作5mDEM紅色影像GRoi)作展示，並在圖2(b)中對於本實施形態1之超解析度紅色立體視覺化影像Gai'作展示。
圖2(a)之5mDEM紅色影像GRoi，係為對基於 藉由飛機所取得的雷射點群而得到之5mDEM進行紅色立體影像化處理，並在顯示畫面上而將橫約450m~500m、縱500m~550m之區域作了數倍的擴大之影像，顯示畫面之1個cell係相當於5m程度。5mDEM紅色影像GRoi，係如同圖2(a)中所示一般，成為鋸齒狀。
相對於此，圖2(b)之超解析度紅色立體視覺化影像Gai'，係並未出現有鋸齒。
接下來，使用圖3，針對具體性之構成作說明。
圖3，係為本實施形態1之超解析度立體視覺化處理系統的概略構成圖。如同圖3中所示一般，實施形態1之超解析度立體視覺化處理系統300，係藉由電腦本體部100和顯示部200等而構成。
電腦本體部100，係具備有：記憶有5mDEM基盤地圖Fa之基盤地圖用資料庫110、和5mDEM網目讀入部112、和地理座標用XYZ點檔案114、和平面直角座標轉換部115、和平面直角用XYZ點檔案118、和網格化處理部135、和微細格子用記憶體142(層)、和平滑處理部141、和平滑影像用記憶體147(層)、和考慮距離格子數算出部148、和紅色立體視覺影像產生部145、和紅色立體視覺影像用記憶體149(層)等。
網格化處理部135，係具備有X方向分割距離算出部132、和微細格子產生部134、以及TIN雙線性插補部137。
又，係具備有顯示處理部150等，並在顯示部200之畫面上得到圖2(b)中所示之5mDEM之超解析度紅色立體視覺化影像Gai'等。
(各部之說明)
基盤地圖用資料庫110，係記憶有5mDEM基盤地圖Fa(地形)。此5mDEM基盤地圖Fa之5mDEM，係身為藉由航空雷射所取得的(數十公分間隔)點群，此點群之區域，係為日本全國(數十公里~數百公里)。此些之點群，係包含有緯度Ii、經度Ii、標高值zi、強度等，在本實施形態中，係稱作5mDEM緯度經度點資料Pai。
5mDEM網目讀入部112，係將與由作業員所輸入(指定)了的區域Ei(例如，縱橫為50m~1500m)相對應之5mDEM緯度經度點資料Pai從5mDEM之基盤地圖用資料庫110來匯出至地理座標用XYZ點檔案114(記憶體)中。圖4，係為地理座標用XYZ點檔案114之5mDEM緯度經度點資料Pai之具體例。
圖5，係為基於5mDEM緯度經度點資料Pai所得到的緯度經度5m網目Mai之具體例。在圖5中，係將標高值以彩色段彩圖來作標示。此彩色段彩圖，較理想，係將基於被分配至「藉由本實施形態所得到的在微細格子用記憶體142(層)處所產生之微細格子mi」處的標高值所得到之等高線資料，轉換為緯度經度座標並作彩色顯示，並且在此彩色段彩圖上重疊緯度經度5m網目Mai。
平面直角座標轉換部116，係將地理座標用XYZ點檔案114(記憶體)之5mDEM緯度經度點資料Pai(緯度Ii、經度Ii、標高值zi)投影轉換至平面直角座標(高度係以直接作使用為理想)，並將此作為5mDEM平面直角點資料Pbi而匯出至平面直角用XYZ點檔案118(記憶體)中。
圖6，係為XYZ點檔案之平面直角座標5mDEM點資料Pbi(xbi、ybi、zbi、…)之具體性的說明圖。圖7，係為基於平面直角座標5mDEM點資料Pbi所得到的平面直角5m網目Mbi之具體例。在圖7中，係將標高值以彩色段彩圖來作標示。如同圖7中所示一般，圖5之正方形的緯度經度5m網目Mai，係成為長方形(詳細而言，係存在有變形)。
在圖7中，係將標高值以彩色段彩圖來作標示。此彩色段彩圖，係身為將基於被分配至「藉由本實施形態所得到的在微細格子用記憶體142(層)處所產生之微細格子mi」處的標高值所得到之等高線資料，轉換為平面直角座標並作彩色顯示，並且在此等高線之彩色段彩圖上重疊了平面直角5m網目Mbi者。
5mDEM平面直角點資料Pbi，係如同在圖6中所示一般，由區域Ei、和5m平面直角網目Mbi之網目編號(單純記載為5m平面直角網目Mbi)、和構成5m平面直角網目Mbi之4點的5mDEM平面直角點資料Pbi等(亦可包含有反射強度)，而構成之。
在本實施形態中，將此些稱作5m平面直角 點資料Pbi。Zbi由於係身為屬性資訊，因此係以括弧記載來作標示。
另外，5mDEM平面直角點資料Pbi，當並未以5m間隔而在平面直角用XYZ點檔案118中作為實際資料(存在有實際之反射強度、標高值之資料)而被記憶有5mDEM平面直角點資料Pbi的情況時，較理想，係使用周圍之5mDEM平面直角點資料Pbi來藉由內插插補(TIN)而求取出來。
平面直角座標轉換，係身為將地球放置在僅有地球之赤道會相接的圓筒內，並先將經緯線投影於圓筒上，之後再將圓筒打開所產生的「等角圓柱投影法」，如同圖8中所示一般，越接近兩極，則緯線之間隔係變得越廣。於圖8中，「0」係代表地球中心。
因此，在轉換成平面直角座標的情況時，由於係存在有變形，因此，將4點之5mDEM平面直角點資料Pbi作了連接的網目，依存於區域Ei，係會如同圖9(a)中所示一般地而使5m平面直角網目Mbi(Mb20)成為傾斜之長方形、或者是成為並無變形的圖9(b)中所示之長方形(亦會有正方形的情況)。另外，在本實施形態中，係不論是否存在有變形，在說明時均稱作5m平面直角網目Mbi。
圖9(a)，係為將5mDEM平面直角點資料Pb20、Pb21、Pb30、Pb31作連接並將此作為平面直角5m網目Mb20來作展示之例。
在圖9(b)中，係為將5mDEM平面直角點資料Pb80、Pb81、Pb100、Pb101作連接並將此作為平面直角 5m網目Mb80來作展示之例。
在本實施形態中，係將此些的平面直角5m網目Mbi(Mb1、Mb2、…)之塊(集合)，稱作平面直角5m網目大框Mai。
網格化處理部135之X方向分割距離算出部132，係指定平面直角用XYZ點檔案118之4個的5mDEM平面直角點資料Pbi。
具體而言，係指定5mDEM平面直角點資料Pbi，並對於具備有與其相同的座標yai並且X座標為相鄰(成為下一個)的5mDEM平面直角點資料Pbi作檢索，而將相對於所指定了的5mDEM平面直角點資料Pbi而成為對角的5mDEM平面直角點資料Pbi和與所檢索出的X座標為相鄰(成為下一個)之5mDEM平面直角點資料Pbi成為對角的5mDEM平面直角點資料Pbi之4點，設為5m平面直角網目Mbi。
之後，針對各5m平面直角網目Mbi之每一者，X方向分割距離算出部132，係依序求取出X方向之5mDEM平面直角點資料Pbi和相鄰之5mDEM平面直角點資料Pbi之間的5m網目X方向距離。
之後，針對各5m網目X方向距離之每一者，而依序求取出「將此5m網目X方向距離均等地分割為9(例如，0.559m)」之各5m網目X方向分割距離di(例如，0.559m或0.5844m、0.592m、…)。之後，將各平面直角5m網目Mbi之每一者的各5m網目X方向分割距離di作合計， 並求取出將此合計值以9×平面直角5m網目Mb之個數來作了平均化的各5m網目X方向分割平均距離da(例如，0.5844m或是0.559m)。
一般而言，若是並未適當地設定格子間隔，則會產生起因於對於平面直角座標系之緯度、經度的投影轉換和內插插補之干涉，而產生格子狀的假影。各5m網目X方向分割距離di，係身為盡可能地成為正方形或長方形的微細格子mi之分割距離。
實驗的結果，係得知了，在5m網目的情況時，若是將各5m網目X方向分割平均距離da例如以0.5844m或者是0.559m(約60cm)來作分割，則在將影像顯示於畫面上時，係最不會在格子上產生假影。
微細格子產生部134(亦稱作微細格子產生處理)，係在微細格子用記憶體142中，定義對應於區域Ei之X-Y平面。
之後，將藉由X方向分割距離算出部132所得到的各5m網目X方向分割平均距離da(例如，0.559m)讀入m，並從微細格子用記憶體142之X-Y平面之原點座標起來將X軸以及Y軸以各5m網格X方向分割平均距離da(例如，0.559m或是0.5844m)單位來作分割，並從各個的分割點而定義出與X軸以及Y軸相平行之直線，而在微細格子用記憶體142之X-Y平面上產生縱橫例如為0.559m尺寸之微細格子mi(參照圖10)。係亦可將縱行設為「e」，並將橫列設為「k」。
圖11，係為分割後的微細格子mi(m1、m2、m3、…)之三角形之插補後的插補後標高值之座標例。
係成為Idx,X,Y,Elevation(m),Length,TotalLength,Heading
1,-10835.893,-32871.056,41.274,0.559m,---,269° 55’48.4”
2,-10836.452,-32871.056,41.412,0.79m,0.559m,134° 52’44.3”
3,-10835.893,-32871.614,41.214,---,1.349m,---。
在圖12中，針對「在微細格子用記憶體142之X-Y平面上，定義平面直角5m網目Mbi，並將基於被分配至藉由本實施形態所得到的在微細格子用記憶體142(層)處所產生之微細格子mi所得到的等高線資料作彩色顯示(平面直角座標)，並且在此彩色段彩圖上重疊了平面直角5m網目Mbi」的例子作展示。
但是，在圖12中，在平面直角5m網目Mbi中的微細格子mi(m1、m2、m3、…)，係身為概略以9×11來作了分割的情況之例。
TIN雙線性插補部137(係亦單純稱作標高值插補部)，係將微細格子用記憶體142(層)之各微細格子mi之每一者的標高值作內插插補並作分配。
而，TIN雙線性插補部137，係如同圖13中所示一般，在微細格子用記憶體142(層)之X-Y平面上定義出平面直角5m網目Mbi，並進行TIN雙線性插補。圖13，係對於藉由5mDEM平面直角點資料Pb10、Pb11、Pb22、Pb23所構成的平面直角5m網目Mbi作展示。
之後，針對此平面直角5m網目Mbi之每一者，而分別定義TIN，並對微細格子mi(m1、m2、m3、…)作插補(參照圖13)。
將此被作了插補後的標高值，稱作雙線性插補後標高值zri(zr1、zr2、…)。之後，啟動平滑處理部141(亦稱作smoothing處理)。
另外，平面直角5m網目Mbi，由於係有所變形，因此，如同13中所示一般，X、Y方向係有所偏移。由TIN雙線性插補處理所致之插補值之決定，較理想，係在與平面直角5m網目Mbi相鄰接之平面直角5m網目Mbi之中，採用微細格子mi(m1、m2、m3、…)之面積為大者的平面直角5m網目Mbi之標高值。
圖14，係為基於TIN雙線性插補後的雙線性插補後標高值zri(zr1、zr2、…)所得到的等高線之段彩圖之例，並為將微細格子用記憶體142(層)之雙線性插補後標高值zri以不同顏色來區分展示之例。又，係重疊有平面直角5m網目Mbi。
在圖15(a)中，係對於平面直角5m網目Mbi之標高值(zb)作展示，在圖15(b)中，係對於被分配至在微細格子用記憶體142(層)處所產生的微細格子mi處之雙線性插補後標高值zri(zr1、zr2、…：例如0.559m(小數點4位以下為省略)間隔)作展示。
但是，雙線性插補，係如同圖15(b)中所示一般，邊緣會急遽地噴出(hi)或者是谷會急遽地下降(hi)。 因此，在本實施形態中，係具備有平滑處理部141。
另外，微細格子mi，係使雙線性插補後標高值zri(zr1、zr2、…)、和構成微細格子mi之4點座標、平面直角5m網目Mbi、區域Ei名稱等，作為微細網格資料RaMi(未圖示)而被作記憶。
平滑處理部141，係進行移動平均化處理。此移動平均化處理，係在每次由作業員而輸入有平滑處理指示時，將各5m網目X方向分割平均距離da(例如，0.559m)讀入。之後，產生使縱橫之尺寸成為了此各5m網目X方向分割平均距離da(例如，0.559m)之格子(亦稱作平滑用格子)作了橫列9個、縱9個的配置之圖16中所示之移動平均化用網目Fmi。
另外，圖16，係記載有將移動平均化用網目Fmi之縱行設為「i」並將橫列設為「j」的格子編號fm(i，j)。
之後，在平滑影像用記憶體147(層)處，定義出與微細格子用記憶體142(亦稱作第1網格用記憶體)相同之區域Ei之X-Y平面，並進行將此X-Y平面之X方向、Y方向以各5m網目X方向分割平均距離da(例如，0.559m)來作分割的上述之微細格子產生處理，而定義出微細格子mi(m1、m2、…)。
之後，平滑處理部141，係如同圖16中所示一般，依序定義出此移動平均化用網目Fmi之中心格子(fm(5，5))。將在此中心格子處的移動平均值(加權平 均)，稱作平滑處理後標高值zfi(亦稱作平滑標高值)。
將此平滑處理後標高值zfi(未圖示)分配至在平滑影像用記憶體147(層)處所被定義的微細格子mi處。
對於此平滑處理後標高值zfi(zf1、zf2、…)，係將各種資料相互附加有關連(以下，稱作平滑微細標高值網格影像資料RGi(參照圖21))。
圖18，係為由第1次的移動平均化處理所致之例，圖19，係為第2次的移動平均化處理。圖20，係為第2次的移動平均化處理之擴大顯示例。
另外，圖18~圖20，係身為基於平滑處理後標高值zfi(zf1、zf2、…)所得到的等高線之段彩圖之例，並重疊有平面直角5m網目Mbi。又，在平面直角5m網目Mbi中的微細格子mi(m1、m2、m3、…)，係身為概略以9×11來作了分割的情況之例。
如同圖18~圖20中所示一般，圖12之等高線的尖銳之場所係帶有圓角並成為平滑。
另外，在圖20中，係對於0.559m尺寸之微細格子mi(m1、m2、…)作展示，並將代表此微細格子mi(m1、m2、…)的平滑處理後標高值zfi(zf1、zf2、…)以黑點來作標示。
亦即是，圖15(b)之hi係被平滑化(參照圖17)。
作業員，係對於被顯示於畫面上的平滑影像Gfi之等高線之平滑程度等作確認，並依據於需要而下達移動平均 化處理(亦稱作smoothing)之指示。此指示，係從顯示處理部150而被輸出至平滑處理部141處。
平滑微細標高值網格影像資料RGi，係如同圖21中所示一般，由區域Ei、和平面直角5m網目Mbi、和平面直角5m網目Mbi之四角之座標(例如，Pb1、Pb2、Pb3、Pb4)、和微細格子mi(編號)、和各5m網目X方向分割平均距離da(例如，0.559m)、和雙線性插補後標高值zri、和微細格子mi之四角之座標(例如，PL1、PL2、PL3、PL4：未圖示)、和第1次的平滑微細標高值zfi、和第2次的平滑微細標高值zfi'等，所構成之。另外，例如，PL1和PL2係為入口之線，PL3和PL4係為出口之線。
在本實施形態中，係作為第1次的平滑微細標高值zfi來進行說明(以下，係單純稱作平滑微細標高值zfi)。
亦即是，如同圖17(b)中所示一般，平滑影像用記憶體147之X-Y平面，由於係以0.559m或是0.5844m而被作分割，因此，在藉由Z軸與X軸來對於標高值作了展示的情況時，於5mDEM之格子尺寸(參照圖17(a))下，係成為5m單位，但是，藉由本實施形態之移動平均化處理，如同圖17(b)中所示一般地，圖15(b)之噴出(hi)係被抑制，並且各個的標高值係成為平滑。
在圖22(a)中，對於在平滑前之微細格子用記憶體142之X-Y平面上的資料之具體例作展示，在圖22(b)中，對於在平滑影像用記憶體147之平滑處理後之X-Y平 面上的資料之具體例作展示。
紅色立體視覺影像產生部145，係使用平滑影像用記憶體147(層)之平滑微細標高值網格影像資料RGi，而進行紅色立體視覺影像產生處理。
紅色立體視覺影像產生處理，係以在平滑影像用記憶體147(層)之平滑微細標高值網格影像資料RGi中所包含之微細格子mi(0.559m尺寸)作為注目點，而依序作指定，並基於存在於從此注目點起而以考慮距離L作為半徑的此局部區域中之平滑處理後標高值zfi，來求取出斜度和地上開放度以及地下開放度，並根據地上開放度與地下開放度來求取出峰谷度，再對於斜度分配紅色的彩度，並對於峰谷度(亦稱作浮沈度)分配亮度，而在紅色立體視覺影像用記憶體149(層)處產生將此些作了合成的各微細格子mi每一者之紅色影像資料gmi(gm1、gm2、…)。將此些以總稱來稱作超解析度紅色影像Gai。
圖23，係為對於在平滑處理之前的微細格子用記憶體142(層)處之雙線性插補後標高值zri(zr1、zr2、…：例如，0.559m)而進行了紅色立體視覺影像產生處理之例。但是，圖23，係以將紅色作了50%程度之降低的超解析度紅色立體視覺化影像Gai'來作展示。
在平面直角5m網目Mbi中的微細格子mi(m1、m2、m3、…)，係身為概略以9×11來作了分割的情況之例。但是，圖23之微細格子mi處的黑點，係為顯示上的偏差，實際上，係如同圖24中所示一般，位置於mi之中央。
圖24，係為對於平滑處理之後的平滑處理後標高值zfi而進行了超解析度紅色立體影像產生處理之例。但是，圖23，係以將紅色作了50%程度之降低的超解析度紅色立體視覺化影像Gai'來作展示。
在平面直角5m網目Mbi中的微細格子mi(m1、m2、m3、…)，係身為概略以9×11來作了分割的情況之例。又，關於超解析度紅色影像Gai以及超解析度紅色立體視覺化影像Gai'(50%降低)的產生，詳細內容係於後再述。
若是對圖23和圖24作比較，則係以施加有平滑處理之圖24的情況，全體而言紅色為成為柔和的印象。
顯示處理部150，係在畫面上顯示紅色立體視覺影像用記憶體149(層)之超解析度紅色立體視覺化影像Gai'(參照圖2(b))。如同圖2(b)中所示一般，若是與圖2(a)作比較，則係並不存在有鋸齒(鋸齒邊)，並且也並未產生有假影。
又，由於係身為基於將平面直角5m網目Mbi例如以0.559m單位來作了分割的微細格子mi之平滑處理後標高值zfi單位所進行的超解析度紅色立體影像產生處理，因此，若是與在平面直角5m網目Mbi的情況時之紅色作比較，則係並不會對於立體感有所損害(色調)，並且亦成為與微細格子mi間隔之標高值相對應的色調。因此，係能夠微細地將標高紅色化。
亦即是，就算是身為5mDEM，在此5mDEM之間也能夠微細地而表現凹凸。
〈實施形態2〉
在實施形態2中，係對於等高線Ci、地理院之標準地圖Gki等作展示並進行說明。
圖25，係為實施形態2之超解析度立體視覺化系統的概略構成圖。圖26，係為對於實施形態2之超解析度立體視覺化系統的概略作說明之流程圖。
在圖25中，關於記憶有5mDEM基盤地圖之基盤地圖用資料庫110、和5mDEM網目讀入部112、和地理座標用XYZ點檔案114、和平面直角座標轉換部115、和平面直角用XYZ點檔案118、和網格化處理部135、以及考慮距離格子數算出部148，係並未作圖示。
在圖25中，係對於微細格子用記憶體142(層)、和平滑處理部141、和平滑影像用記憶體147(層)、和紅色立體視覺影像產生部145、以及紅色立體視覺影像用記憶體149(層)，而作展示並進行說明。
又，實施形態2，係針對平滑等高線算出部156、和平滑等高線資料用記憶體158、和地理院地圖用記憶體151、和第1影像合成部160(地理院地圖+紅色)、和第1合成影像用記憶體161(地理院地圖+紅色)、和第2影像合成部162(平滑等高線+紅色)、和第2合成影像用記憶體164(平滑等高線+紅色)、和第3影像合成部166(等高線+地理院地圖+紅色)、和第3合成影像用記憶體168(等高線+地理院地圖+紅色)、以及顯示處理部150，而作展示。
在地理院地圖用記憶體151中，係記憶有25000分之1之標準地圖Gki(等級16)之向量資料(參照圖27)。但是，圖28係將向量資料作影像化而作展示。
使用圖26之流程圖，對於圖25作說明。但是，針對與圖1、圖3而附加有相同之元件符號者，係省略其說明。
5mDEM網目讀入部112，係將與由作業員所輸入(指定)了的區域Ei(例如，縱橫為50m~1500m)相對應之5mDEM緯度經度點資料Pai從5mDEM之基盤地圖用資料庫110來讀入(S9)，並匯出至地理座標用XYZ點檔案114(記憶體)中(S10)。
之後，將5mDEM緯度經度點資料Pai從5mDEM之基盤地圖用資料庫110來讀入，並匯出至地理座標用XYZ點檔案114中(S10)，平面直角座標轉換部116，係將地理座標用XYZ點檔案114之5mDEM緯度經度點資料Pai投影轉換至平面直角座標(S20)，並將此作為5mDEM平面直角點資料Pbi而匯出至平面直角用XYZ點檔案118中(S22)，而進行網格化處理(S30)。
亦即是，係在微細格子用記憶體142(層)處，例如產生0.559m尺寸之微細格子mi，並對於此些之微細格子mi而分配雙線性插補後標高值zri(zr1、zr2、…)(參照圖14)。
之後，平滑處理部141係進行平滑處理S60，並對於平滑影像用記憶體147(層)之0.559m尺寸之微細格子mi而分 配平滑處理後標高值zfi(zf1、zf2、…)(平滑微細標高值網格影像資料RGi(參照圖21))。
之後，紅色立體視覺影像產生部145係使用平滑影像用記憶體147(層)之平滑微細標高值網格影像資料RGi，而進行紅色立體視覺影像產生處理，並在紅色立體視覺影像用記憶體149(層)處產生超解析度紅色影像Gai。
平滑等高線算出部156，係指定平滑影像用記憶體147(層)之0.559m尺寸的微細格子mi。
之後，針對所指定了的微細格子mi(0.559m尺寸)之每一者，而定義一定之範圍(例如，5m、10m、20m、…)，並檢索出具備有與所指定了的微細格子mi(平滑微細標高值網格影像資料RGi)之平滑微細標高值zfi相同的標高值之微細格子mi(微細標高值網格影像資料RGi)。
之後，針對此些之微細格子mi(微細標高值網格影像資料RGi)，而藉由標準差算出處理等來決定要作連接之微細格子mi(微細標高值網格影像資料RGi)，並進行連接而使其封閉。
此時，在微細格子mi之四角之座標(例如，PL1、PL2、PL3、PL4)之中，例如，將PL1和PL2作為入口之線，並將PL3與PL4作為出口之線，而對於PL1與PL2之間之標高值作插補，並且對於PL3與PL4之間作插補，而產生將成為略相同標高之點作連結之線(y=ax+b)並作連接(參照圖28)。
之後，將此成為封閉的微細格子mi(微細標高值網格影像資料RGi)之直線的集合作向量化(函數)，並將此作為平滑等高線資訊Ji而記憶在平滑等高線資料用記憶體158中。在將平滑等高線資訊Ji作了影像化的情況時，係稱作平滑之等高線Ci。
此向量化，在應連接之相鄰之微細格子mi係為X方向或者是Y方向的情況時，係將中心座標彼此(x、y)以直線來作連結，又，在應連接之相鄰之微細格子mi係為傾斜方向的情況時，係將作連接之方向的微細格子mi側之角2點的座標之中心和作連接之傾斜方向的微細格子mi之2點間之中心座標作連結並設為直線。
之後，將此些之直線之集合設為函數(亦可設為近似函數)。
亦即是，平滑等高線資訊Ji，係成為並不進行如同先前技術一般之樣條曲線(spline curve)、貝茲曲線(Bézier Curve)等之曲率最大化處理的將通過微細格子mi(0.559m)之直線作了連接的等高線。
此時，係分配色值。亦即是，平滑等高線資訊Ji，係由區域Ei、和微細格子mi、和尺寸(0.559m)、和平滑微細標高值Ri、和色值、和連接方向(X方向上(或是下)、Y方向上(或是下)或右斜方或者是左斜方)等，所構成之。
另外，平滑之等高線Ci之間隔，係亦可為1m、2m、3m、…。
接著，使用圖29~圖32，針對並未進行平滑處理的情況時之平滑等高線影像GJi之差異作說明。
圖29，係為對於TIN雙線性插補後之插補後等高線影像GJoi作了展示之例，圖30係為圖29之範圍Ubi附近的擴大圖。圖31，係為對於平滑處理後的平滑等高線影像GJi作了展示之例，並身為與圖29相同之區域。
圖32係為圖31之Uai附近之擴大圖。
如同圖30中所示一般，在TIN雙線性插補後的平滑等高線影像GJi之Uaci之場所，等高線係以鋸齒狀而彎曲，但是，在施加了平滑處理的情況時，如同圖32中所示一般，Uaci之場所係平滑地彎曲。
另外，本實施形態之等高線係可作為1萬分之1之等高線圖來作利用。
第1影像合成部160(地理院地圖+紅色)，係產生「設為將紅色立體視覺影像用記憶體149(層)之超解析度紅色影像Gai之紅色作了50%程度的降低之超解析度紅色立體視覺化影像Gai'，並與地理院地圖用記憶體151之標準地圖Gki(等級16)的向量資料之影像化資料進行乘算合成」所得到的「地理院地圖+紅色合成」影像GFi，並且將此記憶在第1合成影像用記憶體161(地理院地圖+紅色用)中(參照圖34)。但是，圖34係亦對於等高線有所展示。
此時，第1影像合成部160(地理院地圖+紅色)，係以會與在將標準地圖(建築物、道路等之都市圖)的向量作了影像化的情況時之顏色(例如，橙色)相異的方 式，來使紅色立體視覺影像用記憶體149(層)之超解析度紅色影像Gai之色值作了50%程度的降低。
例如，係設為以色相為0°之紅、彩度為50%、亮度為80%所建構出的安定的紅色。
RGB值，在將各色以0~255之範圍來作了指定的情況時，係將RED設為“204”程度，並將GREEN設為“102”程度，並且將BLUE設為“102”程度。HEX值(16進位之WEB顏色、HTML顏色碼)係設為#CC6666。或者是，在彩色印刷中所使用的CMYK值，係概略設為靛青“C20%”、洋紅“M70%”、黃“Y50%”、黑“K0%”之顏色。
將此使色值作了50%程度之降低的超解析度紅色影像Gai，稱作超解析度紅色立體視覺化影像Gai'。
第2影像合成部162(平滑等高線+紅色)，係產生將「第1合成影像用記憶體161(地理院地圖+紅色用)之超解析度紅色立體視覺化影像Gai'(50%降低)」與「將平滑等高線資料用記憶體158之平滑等高線資訊CJi作了影像化的資料」作乘算合成所得到的「平滑等高線+紅色」影像GaCi，並記憶在第2合成影像用記憶體164(平滑等高線+紅色)中(參照圖33)。
第3影像合成部166(等高線+地理院地圖+紅色)，係產生將「第1合成影像用記憶體161(地理院地圖+紅色用)之「地理院地圖+紅色合成」影像GFi」與「第2合成影像用記憶體164(平滑等高線+紅色)之「平滑等高線+紅色」影像GaCi」作了乘算合成的「標準地圖+紅色+平滑 等高線」影像Gami，並記憶在第3合成影像用記憶體168中(參照圖34、圖35)。另外，各記憶體之超解析度紅色立體視覺化影像Gai'(50%降低)之乘算合成，較理想，係將其中一者作讀出並進行合成。
另外，圖35，係為「標準地圖+紅色+平滑等高線」影像Gami之擴大圖。但是，係身為與圖34相異之場所的擴大圖。進而，圖36係為將圖35更進一步作了擴大的擴大圖。
如同圖36中所示一般，就算是將地理院基盤地圖之建築物、道路等的向量資料讀入至顯示用記憶體中並作顯示，也不會有鋸齒感。亦即是，係相對於25000分之1之標準地圖Gki(等級16)的複雜之線形之道路輪廓與建築物輪廓而使解析度有所調和。
又，就算是如同圖36中所示一般地而作了擴大，也不會有鋸齒感(鋸齒邊)。故而，係能夠對於崖的狀況、平面的狀況、道路的傾斜等詳細地作確認。
因此，係成為能夠產生與地理院放棄了製作的1萬分之1之地圖略相同之地圖。
〈實施形態4：紅色立體影像〉
紅色立體影像之產生，係使用有日本專利第3670274號公報之技術。
使用圖37，針對其概略內容作說明。
如同圖37中所示一般，根據平滑影像用記憶 體147之第n個(n=1~N)所處理的2成分向量Vn之識別號碼Idn與高度差，來算出其經度xn、緯度yn、及海拔高度zn，並將該值與儲存在記憶體(未圖示)中之假想三維(3D)之X-Y-Z正交3維座標空間80內的所對應的座標點Qn={Xn=xn、Yn=yn、Zn=zn}相互附加對應(對應於平面直角座標轉換部115)。
亦即是，藉由在與記憶體內之座標點Qn相對應的記憶區域中儲存向量Vn之識別號碼Idn，以將向量Vn映射於3維座標空間80，且藉由針對總數N個之向量進行此作業，以將向量場70映射於座標空間80(圖37之處理P1)。
進而，以最小自乘法等而求出以必要之平滑度來連結3維座標空間80內之總數N個或未滿N個之適當個數之附加有Id的座標點之列{Qn：n<≦N}的曲面S，並將此曲面S分割成總數M個{M≦N}之微小的面區域{Sm：m≦M}，分別決定注目點Qm(例如0.559m)，且將相關資訊儲存在記憶體中。
之後，關於各面區域Sm，從其之注目點Qm確認位於特定半徑內之曲面S之表側(Z+側)的局部區域Lm+，求出藉此所區劃之注目點Qm周圍的開放度(亦即，對天側之推測立體角度或與該立體角度等效的二次微分值)Ψm+(圖37之處理P2)，且作為面區域Sm之浮起度來記憶。
將對該浮起度Ψm+在曲面S全體上進行了階調顯示的影像，作為處理結果A。此影像A，係將地形之 峰側，亦即是(曲面S之)凸部完全地如同凸部一般明瞭地顯示。
之後，關於上述面區域Sm，從其之注目點Qm確認位於上述特定半徑內之曲面S之裡側(Z-側)的局部區域Lm-，求出藉此所區劃之注目點Qm周圍的開放度(亦即，對地側之推測立體角度或與該立體角度等效的二次微分值)Ψm-(圖37之處理P3)，且作為面區域Sm之下沉度來記憶。將對該下沉度Ψm-在曲面S全體上進行了階調顯示的影像，作為處理結果C。
此影像C，係將地形之谷側，亦即是(曲面S之)凹部完全地如同凹部一般明瞭地顯示。請注意到，此影像C係並不會成為前述影像A之單純的反轉。
之後，關於上述面區域Sm，藉由以目的性地(亦即是，依據是要重視峰與谷之何者)所決定的分配比例w+：w-(w++w-=0)來加權合成(w+Ψm++w-Ψm-)其浮起度Ψm+與下沉度Ψm-，以求出位於特定半徑內之曲面S之表裡的局部區域Lm(Lm+,Lm-)之對於注目點Q周圍所帶來的立體性效果(圖37之處理P4)，並作為面區域Sm之浮沉度Ψm來記憶。
將對該浮沈度Ψm在曲面S全體上進行了階調顯示的影像，作為處理結果B。此影像B，係藉由將(曲面S之)凸部如同凸部一般明瞭地顯示並將凹部如同凹部一般明瞭地顯示，來使地形之峰和谷更為顯眼，而增強視覺上的立體感。另外，影像B係使上述合成之加權成為w+= -w-=1。
之後，關於上述面區域Sm，直接或藉由最小自乘法來間接地求出(圖37之處理P6)上述面區域Sm之最大傾斜度(或與該傾斜度相等價的一次微分值)Gm，且作為上述面區域Sm之斜度Gm來記憶。
將把該斜度Gm在曲面S全體上以紅系統之顏色R進行階調顯示的影像(之無彩色顯示影像)作為處理結果D。此影像D，亦係具有視覺性地釀成地形(亦即是曲面S)之立體感的效果。
之後，藉由將三維座標空間80與其之相關資訊(Ψm、Gm,R)一同地映射於二維面90(圖37之處理P5)，而在與連結前述座標點Qm之列之面S的分割區域Sm相對應之二維面90上之區域90m上，進行前述斜度Gm之R色調顯示，並且針對該色調之亮度，而進行對應於前述浮沉度Ψm的階調顯示。
將此影像(之無彩色顯示影像)作為處理結果F。此影像F係對於地形(亦即是曲面S)賦予有視覺性的立體感。
影像E，係代表將前述影像D之資訊(亦即是代表斜度Gm之R色調)與對應於影像A之浮沉度(亦即是浮起度Ψm+)之資訊映射(處理P5)於二維面90上的結果，且使峰部被有所強調。
影像G，係代表將前述影像D之資訊(亦即是代表斜度Gm之R色調)與對應於影像C之浮沉度(亦即是浮起度Ψm-)之資訊映射(處理P5)於二維面90上的結果，且使谷部被有 所強調。
求出將前述座標點Qn之列中的「從前述向量場70之向量Vn之成分中抽出的屬性(在本實施形態中係為海拔高度zn)為等值之座標點Qn」作了連結的屬性等值線(在本實施形態中係為地形之等高線及外形線)Ea，並將此作記憶，並且因應於需要而進行輸出或顯示(圖37之處理P7)。
此結果I亦有助於地形(亦即是曲面S)之立體形狀的掌握。
之後，在二維面90上，將前述三維座標空間80與其之相關資訊(Ψm、Gm,R)一同地作映射或輸出顯示，並且將上述屬性等值線Ea作映射或輸出顯示(圖37之處理P8)。將該顯示影像(之無彩色顯示影像)作為處理結果H。此影像H亦對地形(亦即是曲面S)賦予有視覺性的立體感。
故而，在進行了將向量場(70)映射於三維之三維座標空間(80)以獲得所對應的座標點列(mfi)之第1步驟(61)之後，係進行：第2步驟(62)，係將在連結前述座標點列之面之局部區域上的藉由「位置於注目點之特定半徑內之表側之區域」所區劃出之前述注目點周圍之開放度，作為前述局部區域之浮起度(浮沈度)(A)而求取出來；和第3步驟(63)，係將在連結前述座標點列之面之局部區域上的藉由「位置於注目點之前述特定半徑內之裡側之區域」所區劃出之前述注目點周圍之開放度，作為前述局部區域之下沉度(C)而求取出來；和 第4步驟(64)，係加權合成前述浮起度(A)與前述下沉度(C)，以將在連結前述座標點列之面之局部區域上的「前述特定半徑內之前述表側之區域以及前述裡側之區域」所對於前述注目點周圍帶來之開放度，作為前述局部區域之浮沈度(B)而求取出來；和第5步驟(65)，係將前述三維座標空間(80)映射於二維面(90)，並在與連結前述座標點列之面之局部區域相對應的二維面(90)上之區域上，進行對應於前述局部區域之浮沉度的階調顯示(F)。
接下來，更具體性地作說明。根據DEM(Digital Elevation Model：數位標高模式)資料，來求出對應於斜度Gm的斜度、和相當於第1實施形態之浮起度Ψm+的地上開放度、以及相當於下沉度Ψm-的地下開放度，此3個參數，且將該平面分布作為灰度影像而儲存之。
將地上開放度與地下開放度之差分影像加入灰色中，將傾斜加入紅色之頻道中，藉由製作虛擬彩色影像，使峰或山頂部分以白色表現，又使谷或窪地以黑色表現，且傾斜越陡峭的部分就表現為越紅。利用此種表現之組合，即使1張亦可產生具有立體感之影像。
亦即是，本實施形態之立體化映射的立體表現手法，係將等高線之間網目化，而與各自之相鄰的網目之差(亦即是傾斜)以紅色之色調來表現，關於相較於周邊係為高或低一事，則以灰度來表現。此係相當於第1實施形態之浮沉度Ψm，在本實施形態中，係稱之為峰谷度， 意指較亮者係相較於周邊而為高(峰)，較暗者則係相較於周邊而為低(谷)，藉由乘法運算合成該明暗以產生立體感。
如同圖38中所示一般，係具備有：將在平滑影像用記憶體147(層)之平滑微細標高值網格影像資料RGi中所包含之平滑微細標高值zfi讀入的地上開放度資料製作部9、和地下開放度資料製作部10、和傾斜算出部8，並且，係進而具備有凸部強調影像製作部11、和凹部強調影像製作部12、和斜度強調部13、和第1合成部14、以及第2合成部15。
在本實施形態中，使用所謂之開放度的概念。開放度係為將該地點相較於周圍而朝地上突出的程度及朝地下沈入的程度作了數量化者。亦即是，地上開放度，係如同圖39中所示一般，代表在從所注目的標本地點起的距離L之範圍內可看到的空中之寬度，又，地下開放度，係表示在倒立瞭望地中時，考慮距離L之範圍內的地下之寬度。
在本實施形態中，考慮距離L，當被輸入了的考慮距離係為50m的情況下而為5mDEM之網目的情況時，係為相當於身為藉由考慮距離格子數算出部148所求取出的微細格子mi之尺寸之0.5844m×9×(50m/9)的長度。開放度係依存於考慮距離L與周邊地形。一般而言地上開放度係越從周圍而高高地突出的地點就變得越大，其在山頂或峰取較大的值而在窪地或谷底取較小的值。反之地下 開放度係朝地下沈入越低的地點就變得越大，其在窪地或谷底取較大的值而在山頂或峰取較小的值。
亦即是，地上開放度資料製作部9，係在被包含於從注目點直到一定距離(考慮距離L)之範圍內的微細格子mi上，於每8方向產生地形剖面，並求出連結各自之地點與注目點之線之傾斜的最大值(從垂直方向來看時)。將此種處理針對8方向而進行。
又，地下開放度資料製作部10，係在從被作了反轉的微細格子mi之平滑微細標高值zfi之注目點起之一定距離之範圍內，於每8方向產生地形剖面，並求出連結各自之地點與注目點之線之傾斜的最大值(當在地表面之立體圖中從垂直方向來觀察L2(未圖示)時係為最小值)。
將此種處理針對8方向而進行。亦即是，地上開放度與地下開放度，係如同圖40中所示一般，考慮2個的基本地點A(iA，jA，HA)與B(iB，jB，HB)。由於標本間隔係為約60cm，因此A與B之距離係成為P=[(iA-iB)2+(jA-jB)2]1/2…(1)。
圖40，係為以標高0m為基準，而對於標本地點之A與B之關係作展示者。
標本地點A之相對於標本地點B之仰角θ，係藉由θ=tan-1{(HB-HA)/P而被賦予。θ之符號，在(1)HA<HB的情況時，係成為正，在(2)HA>HB的情況時，係成為負。
將位於從所注目之標本地點起而至方位D、考慮距離L之範圍內的標本地點之集合，記述為DSL，並 將此稱為「所注目的標本地點之D-L集合」。於此，設為DβL：所注目的標本地點之相對於DSL之各要素之仰角中的最大值，DδL：所注目的標本地點之相對於DSL之各要素之仰角中的最小值(參照圖40(a)、(b))，並進行如下之定義。
定義1：所注目的標本地點之D-L集合的地上角及地下角，係分別設為代表
Figure 110137716-A0305-02-0041-1
以及DψL=90+DδL。
D
Figure 110137716-A0305-02-0041-3
L係代表從所注目的標本地點起而至距離L以內可看到方位D之空中之天頂角的最大值。一般所稱之所謂地平線角，係相當於將L設為無限大的情況時之地上角。又，DψL係代表從所注目的標本地點起而至考慮距離L以內可看到方位D之地中之天底角的最大值。若是使L增大，則隸屬於DSL之標本地點的數目會增加，因此，係相對於DβL而具有非減少特性，反之，DδL係具有非增加特性。
故而，D
Figure 110137716-A0305-02-0041-4
L以及DψL均係成為相對於L而具有非增加特性。
在測量學中之所謂的高角度，係以通過所注目的標本地點之水平面作為基準而定義的概念，與θ並未嚴密一致。又，若要嚴密議論地上角及地下角，則必須考慮地球之曲率，而定義1係並非絕對為正確的敘述。定義1畢竟僅 係以使用DEM進行地形解析為前提而定義的概念。
地上角及地下角雖為關於被指定之方位D的概念，但是，作為將此作了擴張者，而導入下述之定義。
定義II：所注目的標本地點之距離L的地上開放度及地下開放度，係分別指
Figure 110137716-A0305-02-0042-2
以及ψL=(0ψL+45ψL+90ψL+135ψL+180ψL+225ψL+270ψL+315ψL)/8。
亦即是，在5m網目中，如同圖41(a)中所示一般，係以約5m間隔來定義注目點Qm(標本地點)並求取出仰角，相對於此，本實施形態，則係如同圖41(b)中所示一般，以約0.559m間隔來定義注目點Qm(標本地點)並求取出仰角。
又，在圖45中，係針對上方為凸的情況時之傾斜角與瞭望角(仰角)隨著網目尺寸和移動平均而作何種變化一事作展示。
圖45(a)，縱軸係代表標高值(亦稱作高度)，橫軸係代表距離，圖45(b)，縱軸係代表傾斜(斜度)，橫軸係代表距離。
亦即是，本實施形態，係藉由具備有平滑處理部141，而如同在圖45(a)中所示一般，5mDEM之標高值A之線Lai，在移動平均後，係成為使高度成為了較低的高 度B(標高值)之平滑的線Lbi(若是反覆進行移動平均，則會變得更低)。
又，如同圖45(b)中所示一般，傾斜(斜度)，係針對5mDEM之網目的情況時之傾斜(斜度)之值之線Laai和0.559m尺寸之格子的情況時之傾斜(斜度)之值之線Lbbi而作展示。在此0.559m尺寸之格子的情況時之傾斜(斜度)之值處，係分配有彩色階調(未圖示)之色值(255：紅色系)。故而，相較於5mDEM之網目，係能夠更加細微地將傾斜以色值來作表現。
傾斜算出部8，係求取出與注目點(微細格子mi)相鄰接的正方形之面之平均傾斜。相鄰接的正方形係存在有4種類，將任一種當作注目正方形。然後，求出該注目正方形之4角隅的高度與平均傾斜。平均傾斜係身為使用最小自乘法而從4點來作了近似的面之傾斜。
凸部強調影像製作部11，係如同圖42中所示一般地，具備有以亮度表現峰、谷底的第1灰度(參照圖42(a)、圖42(b))，在每次地上開放度資料製作部9求取出地上開放度(從注目點以8方向看L之範圍時的平均角度：用以判定是否位於高處的指標)時，算出對應於此地上開放度θi之值的亮度(明度)。
例如，在地上開放度之值為落於40度至120度左右之範圍內的情況，係使50度至110度對應於第1灰度，且分配為255階調(參照圖42(a)、圖42(b)、圖42(c))。
亦即是，由於越接近峰部分(凸部)之部分則地上開放 度之值為越大，所以顏色會變白。
然後，如圖43中所示一般，凸部強調影像製作部11之凸部強調用顏色分配處理20，係讀取地上開放度影像資料Da，且在具有注目點(座標)的微細格子mi之相同Z值的微細格子mi處，分配基於第1灰度的顏色資料(參照圖42(a)、圖42b))，且將此資料儲存於地上開放度檔案21中(地上開放度影像資料Dpa)。
接著，階調校正部22係將使此地上開放度影像資料Dpa之顏色階調作了反轉的地上開放度層Dp作儲存。亦即是，係得到以會使峰變成白色的方式來作了調整之地上開放度層Dp。
凹部抽出部12(亦稱作凹部強調影像製作部)，係如同圖43中所示一般地，具備有以亮度表現谷底、峰的第2灰度，在每次地下開放度資料製作部10求取出地下開放度ψi(從注目點之8方向之平均)時，算出對應於此地上開放度θi之值的亮度。
例如，在地下開放度之值為落於40度至120度左右之範圍內的情況，係使50度至110度對應於第2灰度(參照圖42(b))，且分配為255階調。
亦即是，由於越接近谷底部分(凹部)之部分則地下開放度之值為越大，所以顏色會變黑。
然後，如圖43中所示一般，凹部強調影像製作部12之凹部強調用顏色分配處理25，係讀取地下開放度影像資料Db，且在具有與注目點(座標或微細格子mi之座 標)相同Z值的微細格子mi(例如，0.559m尺寸)處，分配基於第2灰度的顏色資料，且將此資料儲存於地下開放度檔案26中。接著，顏色反轉化處理27係對於地下開放度影像資料Db之顏色階調作修正，並記憶在層28(記憶體)中。
在顏色變得過黑的情況，係設為對於色調曲線(tone curve)作了修正後之程度的顏色。將此顏色稱為地下開放度層Dq並作儲存。
斜度強調部13，係如同圖44中所示一般，具備有以亮度來表現傾斜之程度的第3灰度(參照圖42(c))，在每次傾斜算出部8求取出傾斜度(從注目點起之4方向之平均)時，算出對應於此傾斜度之值的第3灰度之亮度(明度)。
例如，在斜度αi之值為落於0度至70度左右之範圍內的情況，係使0度至50度對應於第3灰度，且分配為255階調(參照圖42(c))。亦即是，0度為白，50度以上為黑。傾斜α為越大之地點，顏色係變得越黑。
然後，如同圖44中所示一般，斜度強調部13之斜度強調用顏色分配處理30，係將地下開放度影像資料Db與地上開放度影像資料Da之間之差影像，作為斜度影像Dra而儲存於記憶體31中。此時，在與注目點(座標)相同Z值之微細格子(例如，0.559m尺寸)處，分配基於第3灰度的顏色資料。
接著，紅色化處理32係以RGB彩色模式功能來強調R(但是，係亦可進行50%之強調的情形)。亦即 是，在記憶體33(層)中，係獲得若是傾斜越大則紅色會越被強調的傾斜強調影像Dr(參照圖44)。
第1合成部14，係得到將地上開放度層Dp與地下開放度層Dq進行乘法運算而合成的合成影像Dh(Dh=Dp+Dq)。此時，調整雙方之平衡以使谷之部分不會被破壞。
前面所述之「乘法運算」，在數值處理上係成為OR運算。
此平衡調整，係地上開放度與地下開放度之值的分配，且以某一地點為中心來切除一定半徑(L/2)的地表面。
在空中全體之亮度為一樣時，從地表面往上看之空中的寬度係提供地面之亮度。亦即是，地上開放度係成為亮度。但是，若是一併考量光繞射之情形，則應將地下開放度之值亦加以考慮。
依據要如何設定該兩者之比，即可強調地形之峰部分，或使之任意變化。當想要強調谷中之地形時，就增大b之值。
另一方面，第2合成部15，係得到「將檔案之傾斜強調影像Dr與在第1合成部14處所合成得到之合成影像Dh加以合成後的使峰以紅色來作了強調的立體紅色化影像Ki」，並顯示於顯示部200處。
亦即是，係得到將地上開放度層Dp(將峰作白強調)與地下開放度層Dq(將底作黑強調)作了乘法運算合成的灰色之階調表現的合成影像Dh，並且得到相對於斜度影像Dra而若是傾斜越多就越強調紅色的傾斜強調影像 Dr。之後，將此傾斜強調影像Dr與合成影像Dh作合成。
另外，係亦可構成為：係具備有解析度設定部(未圖示)，並使此解析度設定部，使用每5m網目X方向分割平均距離da(5m/9≒0.5844m或者是0.559m)來對於顯示用記憶體(未圖示)之解析度作設定。
[產業上之利用可能性]
本發明，係可利用於地圖之製作中。
100:電腦本體部
110:基盤地圖用資料庫
112:5mDEM網目讀入部
114:地理座標用XYZ點檔案
115:平面直角座標轉換部
118:平面直角用XYZ點檔案
132:X方向分割距離算出部
134:微細格子產生部
135:網格化處理部
137:TIN雙線性插補部
141:平滑處理部
142:微細格子用記憶體
145:紅色立體視覺影像產生部
147:平滑影像用記憶體
148:考慮距離格子數算出部
149:紅色立體視覺影像用記憶體
150:顯示處理部
200:顯示部
300:超解析度立體視覺化處理系統

Claims (16)

  1. 一種使用有超解析度影像之等高線產生系統，其特徵為，係具備有：數值標高模型用記憶體，係記憶有以緯度經度而被作了定義的數值標高模型；和平面直角座標轉換部，係產生將在前述數值標高模型中以緯度經度而被作定義的一定大小之網目依序投影轉換至以平面直角座標系而被作定義的平面直角網目用記憶體處之平面直角網目群；和微細格子用記憶體，係以平面直角座標系而被作定義；和微細格子產生處理部，係針對前述平面直角網目用記憶體之各平面直角網目之每一者，而將此平面直角網目之成為X軸方向的橫邊之長度作奇數之分割，並以將此些之分割邊之長度作了平均化後的平均長度，來對前述微細格子用記憶體之X軸、Y軸進行分割，而在前述微細格子用記憶體之X-Y平面上定義出縱橫係成為前述平均長度的微細格子之微細格子群；和標高值插補部，係將前述微細格子用記憶體之各微細格子之每一者的標高值作內插插補並作分配；和等高線產生部，係在前述微細格子用記憶體之所有的微細格子之內插插補後的標高值之中，指定成為起點之前述微細格子，並求取出具有此所指定了的微細格子之標高值並且封閉的通過微細格子群之直線，並且將此些之直線 向量化，而將此作為等高線向量來產生之；和顯示處理部，係將前述等高線向量作成影像並寫入至顯示用記憶體中而顯示於畫面上。
  2. 如請求項1所記載之使用有超解析度影像之等高線產生系統，其中，係具備有：平滑處理部，係產生將縱列以及橫列均設為前述奇數之分割之個數的移動平均化網目，並將此移動平均化網目依序乘算於前述微細格子用記憶體之前述微細格子，而將前述內插插補後之標高值依序平滑化，並產生基於此平滑化後的平滑之標高值所得到的平滑之等高線影像，並且藉由前述顯示處理部來顯示此平滑之等高線影像。
  3. 如請求項2所記載之使用有超解析度影像之等高線產生系統，其中，係具備有：影像處理部，係以在前述微細格子用記憶體中之平滑後的微細格子作為注目點，並針對此注目點之每一者，而將從此注目點起之考慮距離，藉由對應於此考慮距離之微細格子數來作定義，並基於存在於此微細格子數內之平滑之標高值，來求取出峰谷度，並產生與此峰谷度相對應之階調色之影像，並且藉由影像重疊部來將此階調色之影像重疊於前述平滑之等高線影像上，而藉由前述顯示處理部來作顯示。
  4. 如請求項3所記載之使用有超解析度影像之等高線產生系統，其中，前述影像處理部，係包含有紅色立體觀察影像產生 部，此紅色立體觀察影像產生部，係基於在前述微細格子數內所存在的平滑之標高值，來求取出斜度和地上開放度以及地下開放度，並根據此地下開放度與地上開放度來求取出前述峰谷度，並對於斜度分配紅色系之彩度，並且對於峰谷度分配亮度，藉由此，而產生前述階調色之影像。
  5. 如請求項3所記載之使用有超解析度影像之等高線產生系統，其中，係具備有：標準地圖用記憶體，係記憶有將道路、建築物、河川、沼澤以向量資訊來作了定義的2萬5千分之1之標準地圖資訊，前述影像重疊部，係將前述標準地圖資訊影像化，並將此影像重疊於前述平滑之等高線影像或階調色之影像上，而藉由前述顯示處理部來作顯示。
  6. 如請求項1所記載之使用有超解析度影像之等高線產生系統，其中，前述數值標高模型，係為5mDEM，前述奇數之分割之數量，係為「9」。
  7. 如請求項1所記載之使用有超解析度影像之等高線產生系統，其中，前述內插插補，係為TIN二元插補。
  8. 如請求項1所記載之使用有超解析度影像之等高線產生系統，其中，係具備有：區域讀入部，係從前述數值標高模型用記憶體而將存 在於特定之區域中之構成前述一定大小之網目的點群讀出，並對於前述平面直角座標轉換部作輸出。
  9. 如請求項3所記載之使用有超解析度影像之等高線產生系統，其中，係具備有：地圖用記憶手段，係將道路、建築物、河川、沼澤地或是樹木或者是此些之某些之組合又或是全部的向量資料作為標準地圖來作了記憶，前述影像重疊部，係具備有：使前述斜度之色調作30%~60%之降低之手段；和將前述向量資料影像化，並將此影像進而重疊顯示於在前述平滑之等高線影像處而將前述階調色之影像作了重疊顯示的影像上之手段。
  10. 一種使用有超解析度影像之等高線產生程式，其中，係使電腦實行作為下述手段之功能：將以緯度經度而被作了定義的數值標高模型記憶於數值標高模型用記憶體中之手段；和產生將在前述數值標高模型中以緯度經度而被作定義的一定大小之網目依序投影轉換至以平面直角座標系而被作定義的平面直角網目用記憶體處之平面直角網目群之手段；和將微細格子用記憶體以平面直角座標系來作定義之手段；和針對前述平面直角網目用記憶體之各平面直角網目之每一者，而將此平面直角網目之成為X軸方向的橫邊之長 度作奇數之分割，並以將此些之分割邊之長度作了平均化後的平均長度，來對前述微細格子用記憶體之X軸、Y軸進行分割，而在前述微細格子用記憶體之X-Y平面上定義出縱橫係成為前述平均長度的微細格子之微細格子群之手段；和將前述微細格子用記憶體之各微細格子之每一者的標高值作內插插補並作分配之手段；和在前述微細格子用記憶體之所有的微細格子之內插插補後的標高值之中，指定成為起點之前述微細格子，並求取出具有此所指定了的微細格子之標高值並且封閉的通過微細格子群之直線，並且將此些之直線向量化，而將此作為等高線向量來產生之手段；和將前述等高線向量作成影像並寫入至顯示用記憶體中而進行顯示之顯示手段。
  11. 如請求項10所記載之使用有超解析度影像之等高線產生程式，其中，係使電腦實行作為下述手段之功能：產生將縱列以及橫列均設為前述奇數之分割之個數的移動平均化網目，並將此移動平均化網目依序乘算於前述微細格子用記憶體之前述微細格子，而將前述內插插補後之標高值依序平滑化，並產生基於此平滑化後的平滑之標高值所得到的平滑之等高線影像，並且藉由前述顯示手段來顯示此平滑之等高線影像之等高線產生手段。
  12. 如請求項11所記載之使用有超解析度影 像之等高線產生程式，其中，係使電腦實行作為下述手段之功能：以在前述微細格子用記憶體中之平滑後的微細格子作為注目點，並針對此注目點之每一者，而將從此注目點起之考慮距離，藉由對應於此考慮距離之微細格子數來作定義，並基於存在於此微細格子數內之平滑之標高值，來求取出峰谷度，並產生與此峰谷度相對應之階調色之影像之紅色立體觀察影像產生手段；和藉由影像重疊手段來將此階調色之影像重疊於前述平滑之等高線影像上，並將此藉由前述顯示手段來作顯示之手段。
  13. 如請求項12所記載之使用有超解析度影像之等高線產生程式，其中，係使前述紅色立體觀察影像產生手段，實行基於在前述微細格子數內所存在的平滑之標高值，來求取出斜度和地上開放度以及地下開放度，並根據此地下開放度與地上開放度來求取出前述峰谷度，並對於斜度分配紅色系之彩度，並且對於峰谷度分配亮度，藉由此，而產生前述階調色之影像之功能。
  14. 如請求項12所記載之使用有超解析度影像之等高線產生程式，其中，係使電腦實行作為下述手段之功能：把將道路、建築物、河川、沼澤以向量資訊來作了定義的2萬5千分之1之標準地圖資訊，記憶在標準地圖用記 憶體中之手段，作為前述影像重疊手段，將前述標準地圖資訊影像化，並將此影像重疊於前述平滑之等高線影像或階調色之影像上，而藉由前述顯示手段來作顯示。
  15. 如請求項10所記載之使用有超解析度影像之等高線產生程式，其中，前述數值標高模型，係為5mDEM，前述奇數之分割之數量，係為「9」。
  16. 如請求項12所記載之使用有超解析度影像之等高線產生程式，其中，係使電腦實行作為下述手段之功能：將道路、建築物、河川、沼澤或是樹木或者是此些之某些之組合又或是全部的向量資料作為標準地圖來記憶於地圖用記憶手段中之手段；和使前述影像重疊手段將前述斜度之色調作30%~60%之降低之手段；和將前述向量資料影像化並將此影像進而重疊顯示於在前述平滑之等高線影像處而將前述階調色之影像作了重疊顯示的影像上之手段。
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