(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地形の情報を表示する地形情報表示装置であって、
所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域をそれぞれ異なる方向から撮影した第１の撮影画像および第２の撮影画像が格納される記憶手段と、
前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいてそれぞれ正射変換した第１のオルソ画像および第２のオルソ画像を生成するオルソ画像生成手段と、
前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成するモデル画像生成手段と、
前記オルソ画像生成手段によって生成された、前記第１のオルソ画像および前記第２のオルソ画像の全画素について各画素を中心とした予め定められた範囲の画素の画素値の分散を算出し、該第１のオルソ画像と該第２のオルソ画像の対応する画素からなる画素対についての前記分散の差分の絶対値に応じて、該画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記モデル画像生成手段によって生成された前記モデル画像と前記差分画像生成手段によって生成された前記差分画像を並べて表示する表示手段と、
を有する地形情報表示装置。
【請求項２】
地形の情報を表示する地形情報表示装置であって、
所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域をそれぞれ異なる方向から撮影した第１の撮影画像および第２の撮影画像が格納される記憶手段と、
前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいてそれぞれ正射変換した第１のオルソ画像および第２のオルソ画像を生成するオルソ画像生成手段と、
前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成するモデル画像生成手段と、
前記オルソ画像生成手段によって生成された、前記第１のオルソ画像と前記第２のオルソ画像の対応する画素からなる画素対の画素値の差分の絶対値に応じて、該画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記モデル画像生成手段によって生成された前記モデル画像と前記差分画像生成手段によって生成された前記差分画像を並べて表示する表示手段と、
を有する地形情報表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の地形情報表示装置において、
前記差分画像生成手段は、前記差分画像の各画素に対応する経度情報および緯度情報を示す２次元座標情報を生成し、
前記表示手段は、前記３次元地形モデルならびに前記差分画像生成手段によって生成された前記２次元座標情報を用いて、前記モデル画像と前記差分画像の経度情報または緯度情報が対応するように該モデル画像と該差分画像を並べて表示することを特徴とする地形情報表示装置。
【請求項４】
請求項２記載の地形情報表示装置において、
前記差分画像生成手段は、前記第１のオルソ画像と前記第２のオルソ画像の対応する画素対についての前記差分の絶対値が予め定められた閾値より大きいか否かを判別し、前記３次元地形モデルに示された前記３次元座標のうち、前記差分の絶対値が予め定められた閾値より大きい画素対に対応する３次元座標を正しくないと判定することを特徴とする地形情報表示装置。
【請求項５】
所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域をそれぞれ異なる方向から撮影した第１の撮影画像および第２の撮影画像が格納される地形情報表示装置における表示方法であって、
オルソ画像生成手段が、前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいてそれぞれ正射変換した第１のオルソ画像および第２のオルソ画像を生成し、
モデル画像生成手段が、前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成し、
差分画像生成手段が、前記第１のオルソ画像および前記第２のオルソ画像の全画素について各画素を中心とした予め定められた範囲の画素の画素値の分散を算出し、
前記差分画像生成手段が、前記第１のオルソ画像と前記第２のオルソ画像の対応する画素からなる画素対についての前記分散の差分の絶対値に応じて、該画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成し、
表示手段が、前記モデル画像と前記差分画像を並べて表示する表示方法。
【請求項６】
所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域をそれぞれ異なる方向から撮影した第１の撮影画像および第２の撮影画像が格納される地形情報表示装置における表示方法であって、
オルソ画像生成手段が、前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいてそれぞれ正射変換した第１のオルソ画像および第２のオルソ画像を生成し、
モデル画像生成手段が、前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成し、
差分画像生成手段が、前記第１のオルソ画像と前記第２のオルソ画像の対応する画素からなる画素対の画素値の差分の絶対値に応じて、該画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成し、
表示手段が、前記モデル画像と前記差分画像を並べて表示する表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地形の情報を表示する地形情報表示装置およびその表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、衛星画像や航空画像の補正、立体地図の作成、地形の分析等を行うために地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で表現した３次元地形モデルが使用される。このような３次元地形モデルの１つとして、地表面の標高を示す数値標高モデル（ＤＥＭ；Digital Elevation Model）がある。
【０００３】
ＤＥＭの生成方法については、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された技術では、位置検出装置および姿勢角検出装置を搭載した航空機から視点の異なる２枚の画像を撮影し、各画像に写る計測対象物の画素位置情報ならびに各画像の撮影時のカメラの位置情報および姿勢角情報に基づいて三角測量により撮影地点（カメラ）から計測対象物までの距離を計測する。そして、計測した距離と撮影地点の位置情報から計測対象物の標高を算出し、計測対象物の標高を用いてＤＥＭを生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８６１４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術を用いて３次元地形モデルを生成した場合、画像を撮影したときのカメラの位置情報または姿勢角情報の測定誤差、カメラの光学系のひずみ等の影響により、生成された３次元地形モデルに示される標高情報が実際の標高と異なることがある。
【０００６】
従来、３次元地形モデルの標高情報の正当性を評価するための方法は提案されていなかった。
【０００７】
本発明の目的は、利用者による３次元地形モデルの標高情報の正当性の評価を補助することが可能な地形情報表示装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の地形情報表示装置は、地形の情報を表示する地形情報表示装置であって、
所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域をそれぞれ異なる方向から撮影した第１の撮影画像および第２の撮影画像が格納される記憶手段と、
前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいてそれぞれ正射変換した第１のオルソ画像および第２のオルソ画像を生成するオルソ画像生成手段と、
前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成するモデル画像生成手段と、
前記オルソ画像生成手段によって生成された、前記第１のオルソ画像および前記第２のオルソ画像の全画素について各画素を中心とした予め定められた範囲の画素の画素値の分散を算出し、該第１のオルソ画像と該第２のオルソ画像の対応する画素からなる画素対についての前記分散の差分の絶対値に応じて、該画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記モデル画像生成手段によって生成された前記モデル画像と前記差分画像生成手段によって生成された前記差分画像を並べて表示する表示手段と、
を有する。
【０００９】
または、上記目的を達成するために、本発明の地形情報表示装置は、地形の情報を表示する地形情報表示装置であって、
所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域をそれぞれ異なる方向から撮影した第１の撮影画像および第２の撮影画像が格納される記憶手段と、
前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいてそれぞれ正射変換した第１のオルソ画像および第２のオルソ画像を生成するオルソ画像生成手段と、
前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成するモデル画像生成手段と、
前記オルソ画像生成手段によって生成された、前記第１のオルソ画像と前記第２のオルソ画像の対応する画素からなる画素対の画素値の差分の絶対値に応じて、該画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記モデル画像生成手段によって生成された前記モデル画像と前記差分画像生成手段によって生成された前記差分画像を並べて表示する表示手段と、
を有する。
【００１０】
または、上記目的を達成するために、本発明の地形情報表示装置は、地形の情報を表示する地形情報表示装置であって、
所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域を鉛直方向に対して斜め方向から撮影した撮影画像が格納される記憶手段と、
前記撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいて正射変換したオルソ画像を生成するオルソ画像生成手段と、
前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成するモデル画像生成手段と、
前記モデル画像生成手段によって生成されたモデル画像、前記オルソ画像生成手段によって生成された前記オルソ画像ならびに前記撮影画像を並べて表示する表示手段と、
を有する。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明の表示方法は、所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域をそれぞれ異なる方向から撮影した第１の撮影画像および第２の撮影画像が格納される地形情報表示装置における表示方法であって、
前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいてそれぞれ正射変換した第１のオルソ画像および第２のオルソ画像を生成し、
前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成し、
前記第１のオルソ画像および前記第２のオルソ画像の全画素について各画素を中心とした予め定められた範囲の画素の画素値の分散を算出し、
前記第１のオルソ画像と前記第２のオルソ画像の対応する画素からなる画素対についての前記分散の差分の絶対値に応じて、該画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成し、
前記モデル画像と前記差分画像を並べて表示する。
【００１２】
または、上記目的を達成するために、本発明の表示方法は、所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域をそれぞれ異なる方向から撮影した第１の撮影画像および第２の撮影画像が格納される地形情報表示装置における表示方法であって、
前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいてそれぞれ正射変換した第１のオルソ画像および第２のオルソ画像を生成し、
前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成し、
前記第１のオルソ画像と前記第２のオルソ画像の対応する画素からなる画素対の画素値の差分の絶対値に応じて、該画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成し、
前記モデル画像と前記差分画像を並べて表示する。
【００１３】
または、上記目的を達成するために、本発明の表示方法は、所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す３次元地形モデルならびに該所定領域を鉛直方向に対して斜め方向から撮影した撮影画像が格納される地形情報表示装置における表示方法であって、
前記撮影画像を前記３次元地形モデルに基づいて正射変換したオルソ画像を生成し、
前記３次元地形モデルを画像で表したモデル画像を生成し、
前記モデル画像、前記オルソ画像ならびに前記撮影画像を並べて表示する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、利用者による３次元地形モデルの標高情報の正当性の評価を補助することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】オルソ変換を説明するための図である。
【図２】第１の実施の形態の地形情報表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】モデル画像と第１のオルソ画像を上下方向に並べて表示する例を示す図である。
【図４】図２に示した地形情報表示装置１００がモデル画像、第１のオルソ画像および第１の撮影画像を表示するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】入力装置１を省略した地形情報表示装置１００の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態の地形情報表示装置の構成を示すブロック図である。
【図７】各画素について縦横それぞれ５画素の範囲の分散を算出する場合の例を示す図である。
【図８】図６に示した地形情報表示装置１００がモデル画像および差分画像を表示するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】入力装置１を省略した地形情報表示装置１００の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず本発明について説明する前に本発明の原理について説明する。
【００１７】
上述した通り、従来、３次元地形モデルの標高情報の正当性を評価するための方法は提案されていなかった。そこで、本発明者は、３次元地形モデルの標高情報の正当性を評価する方法について多方面から検討を行った。この結果、本発明者は、３次元地形モデルの標高情報の、実際の標高に対する誤差が大きい場合、その３次元地形モデルに基づいて後述するオルソ変換（正射変換）を行った画像の、誤差の大きい標高情報に対応する領域に、原画像と異なる模様またはテクスチャが発生することを発見した。
【００１８】
なお、オルソ変換を行うためには３次元地形モデルが必要である。また、このような模様またはテクスチャは３次元地形モデルの標高情報の誤差の影響により発生するため、誤差の小さい標高情報に対応する領域には、原画像と異なる模様またはテクスチャは発生しない。
【００１９】
さらに、本発明者は、このような原画像と異なる模様またはテクスチャが、原画像を撮影したときの角度（撮影地点と対象物を結ぶ直線の地平線に対する角度）（以降、撮影角度と称する）によって異なること、ならびに、鉛直方向から撮影した原画像に対してオルソ変換を行った画像には発生しないことを発見した。
【００２０】
また、本発明者は、３次元地形モデルを生成するために使用した撮影画像に対してオルソ変換を行った場合も上記と同様の傾向があることを確認した。そのため、あらためて特別な画像を取得することなく、３次元地形モデルを生成するために使用した撮影画像を用いて、その３次元地形モデルの標高情報の正当性を評価できることが判った。
【００２１】
そこで、第１の実施の形態では、３次元地形モデルの評価対象となる領域を鉛直方向に対して斜め方向（例えば、７０度以下の撮影角度）から撮影した画像をその３次元地形モデルに基づいてオルソ変換し、変換した画像と原画像を並べて表示することにより、利用者による３次元地形モデルの標高情報の正当性の評価を補助する方法を提案する。
【００２２】
さらに、第２の実施の形態では、３次元地形モデルの評価対象となる領域を鉛直方向に対して斜め方向から撮影した撮影画像および鉛直方向から撮影した撮影画像をその３次元地形モデルに基づいてそれぞれオルソ変換したオルソ画像を生成し、それぞれのオルソ画像の模様またはテクスチャを比較することにより、利用者による３次元地形モデルの標高情報の正当性の評価を補助する方法を提案する。
【００２３】
以下、オルソ変換について説明する。例えば、図１に示すように、高層ビル等の建築物３０２を鉛直方向に対して斜め方向から撮影した場合、建築物３０２は撮影画像３０６において画像の中心から外側に向かって倒れたように表示される。そのため、例えばこのような撮影画像を地形図として利用する場合、撮影画像を鉛直方向から投影（正射投影）した画像に変換する必要がある。このための正射変換がオルソ変換と称され、オルソ変換により生成された画像はオルソ画像と称される。
【００２４】
つまり、オルソ変換は、本来、地形図等を作成するために使用される技術であり、３次元地形モデルの評価のために使用されるものではなかった。
【００２５】
なお、オルソ変換の具体的な方法は、例えば特開２００３−３２３６１１号に記載されているため、ここでは詳細な説明を省略する。また、特開２００３−３２３６１１号には、センサが搭載された機体（人工衛星や航空機）の軌道データおよび姿勢データ、センサの光学モデルならびに３次元地形モデルに基づいてオルソ変換する方法と、撮影画像内で形状や位置が鮮明に識別できる地上基準点ならびに３次元地形モデルに基づいてオルソ変換する方法が記載されている。そして、本発明者は、３次元地形モデルの標高情報の誤差が大きい場合、いずれの方法で撮影画像をオルソ変換しても、オルソ画像に撮影画像と異なる模様またはテクスチャが発生することを確認している。
【００２６】
以下、上記で説明した原理に基づく本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図２は第１の実施の形態の地形情報表示装置の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図２に示すように、第１の実施の形態の地形情報表示装置１００は、入力装置１、記憶装置２、オルソ画像生成装置３およびモデル画像生成装置４を有する。
【００２９】
記憶装置２は、３次元地形モデル記憶部２１、第１の撮影画像記憶部２２、第１の撮影情報記憶部２３、第１のオルソ画像記憶部２４およびモデル画像記憶部２５を有する。
【００３０】
３次元地形モデル記憶部２１には、地形情報表示装置１００の評価対象となる３次元地形モデル情報が格納される。３次元地形モデル情報は、所定領域の地形を経度情報、緯度情報および標高情報からなる３次元座標で示す情報であり、例としてＤＥＭがある。
【００３１】
第１の撮影画像記憶部２２には、人工衛星や航空機等の機体に搭載されたセンサ（またはカメラ）を用いて撮影された画像データが格納される。なお、本実施形態の第１の撮影画像記憶部２２には、３次元地形モデルの評価対象となる領域を鉛直方向に対して斜め方向（例えば、７０度以下の撮影角度）から撮影した画像（以降、第１の撮影画像と称する）が格納される。
【００３２】
第１の撮影情報記憶部２３には、機体に搭載されたセンサが画像を撮影したときの、機体の軌道データおよび姿勢データならびにセンサの光学モデルを含む情報が格納される。なお、本実施形態の第１の撮影情報記憶部２３には、第１の撮影画像を撮影したときの情報（以降、第１の撮影情報と称する）が格納される。また、センサは機体に固定されているものとし、センサの軌道、姿勢は機体の軌道、姿勢と同じとする。
【００３３】
第１のオルソ画像記憶部２４には、第１の撮影画像をオルソ変換したオルソ画像（以降、第１のオルソ画像と称する）と、第１のオルソ画像の各画素に対応する経度情報および緯度情報を示す２次元座標情報が格納される。
【００３４】
モデル画像記憶部２５には、３次元地形モデル情報を画像で表したモデル画像が格納される。なお、モデル画像は、例えば２次元画像であり、３次元地形モデル情報の経度情報および緯度情報に対応する各画素を標高情報に応じて濃淡表示した画像である。あるいは、３次元地形モデル情報を３次元表示した画像をモデル画像としてもよい。
【００３５】
入力装置１は、例えばキーボード、マウス、操作パネル等の入力装置であり、３次元地形モデル入力部１１、第１の撮影画像入力部１２、および第１の撮影情報入力部１３を有する。
【００３６】
３次元地形モデル入力部１１は、利用者から３次元地形モデル情報が入力されると、入力された３次元地形モデル情報を３次元地形モデル記憶部２１に格納する。
【００３７】
また、第１の撮影画像入力部１２は、利用者から第１の撮影画像が入力されると、入力された第１の撮影画像を第１の撮影画像記憶部２２に格納する。
【００３８】
また、第１の撮影情報入力部１３は、利用者から第１の撮影情報が入力されると、入力された第１の撮影情報を第１の撮影情報記憶部２３に格納する。
【００３９】
オルソ画像生成装置３は、撮影画像を３次元地形モデル情報に基づいて正射変換したオルソ画像を生成する装置であり、本実施形態のオルソ画像生成装置３は、第１のオルソ画像生成部３１を有する。
【００４０】
第１のオルソ画像生成部３１は、第１の撮影画像を３次元地形モデル情報および第１の撮影情報に基づいて正射変換し、第１のオルソ画像を生成すると共に、第１のオルソ画像の２次元座標情報を生成し、生成した第１のオルソ画像および２次元座標情報を第１のオルソ画像記憶部２４に格納する。
【００４１】
なお、人工衛星や航空機等の機体の軌道データおよび姿勢データ、センサの光学モデルならびに３次元地形モデルに基づいてオルソ変換する方法は、例えば特開２００３−３２３６１１号に記載されているため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４２】
モデル画像生成装置４は、３次元地形モデル情報を画像で表したモデル画像を生成し、生成したモデル画像をモデル画像記憶部２５に格納する。
【００４３】
表示装置５は、画像を表示する装置であり、表示制御部５１および表示部５２を有する。
【００４４】
表示制御部５１は、３次元地形モデル記憶部２１から３次元地形モデル情報を、第１の撮影画像記憶部２２から第１の撮影画像を、第１のオルソ画像記憶部２４から第１のオルソ画像およびその２次元座標情報を、モデル画像記憶部２５からモデル画像をそれぞれ読み出す。そして、表示制御部５１は、モデル画像と第１のオルソ画像と第１の撮影画像を並べた画像データを作成し、表示部５２に出力する。このとき、表示制御部５１は、３次元地形モデル情報および２次元座標情報を用いて、モデル画像および第１のオルソ画像の経度情報または緯度情報が対応するようにモデル画像とオルソ画像を並べる。
【００４５】
なお、表示制御部５１は、例えば、モデル画像と第１のオルソ画像の経度情報が対応するようにモデル画像と第１のオルソ画像を上下方向に並べて表示してもよいし、緯度情報が対応するように左右方向に並べて表示してもよい。その場合、モデル画像と第１のオルソ画像の経度情報または緯度情報の対応付けを明確にするために、対応する画素を破線等で結ぶように表示してもよい。あるいは、モデル画像と第１のオルソ画像の経度情報および緯度情報が一致するようにモデル画像と第１のオルソ画像を重畳して表示してもよい。
【００４６】
図３にモデル画像と第１のオルソ画像の経度情報が対応するようにモデル画像と第１のオルソ画像を上下方向に並べて表示する例を示す。なお、図３に示す例では、モデル画像は、３次元地形モデル情報の経度情報および緯度情報に応じた、２次元画像の各画素を標高情報に応じて濃淡表示（標高の高い位置を白色で、低い位置を黒色で表示）した画像であり、第１のオルソ画像より広範囲の領域を示している。これにより、利用者は、第１の撮影画像と第１のオルソ画像を比較して異なる模様またはテクスチャが発生している領域を確認でき、その異なる模様またはテクスチャが発生している領域に対応する３次元地形モデルの座標を容易に特定できる。
【００４７】
表示部５２は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等であり、表示制御部５１から取得した画像を表示する。
【００４８】
なお、オルソ画像生成装置３、モデル画像生成装置４および表示制御部５１は、例えば論理回路等から構成されるＬＳＩ（Large Scale Integration）あるいはプログラムにしたがって動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等によって実現される。
【００４９】
次に図２に示した地形情報表示装置１００がモデル画像、第１のオルソ画像および第１の撮影画像を表示するときの処理手順について説明する。
【００５０】
図４は図２に示した地形情報表示装置１００がモデル画像、第１のオルソ画像および第１の撮影画像を表示するときの処理手順を示すフローチャートである。
【００５１】
なお、図４に示したフローチャートでは、予め、利用者から入力装置１を介して３次元地形モデル情報、第１の撮影画像および第１の撮影情報が入力され、それぞれ、３次元地形モデル記憶部２１、第１の撮影画像記憶部２２および第１の撮影情報記憶部２３に格納されているものとする。
【００５２】
図４に示すように、地形情報表示装置１００の第１のオルソ画像生成部３１は、まず、３次元地形モデル記憶部２１から３次元地形モデル情報を読み出し、第１の撮影画像記憶部２２から第１の撮影画像を読み出し、第１の撮影情報記憶部２３から第１の撮影情報を読み出す（ステップＳ１）。
【００５３】
各情報および画像を読み出すと、第１のオルソ画像生成部３１は、第１の撮影画像を３次元地形モデル情報および第１の撮影情報に基づいて正射変換して第１のオルソ画像を生成すると共に、第１のオルソ画像の２次元座標情報を生成し、第１のオルソ画像記憶部２４に格納する（ステップＳ２）。
【００５４】
第１のオルソ画像生成部３１が第１のオルソ画像およびその２次元座標情報を生成すると、モデル画像生成装置４は、３次元地形モデル記憶部２１から３次元地形モデル情報を読み出し、３次元地形モデル情報を画像で表したモデル画像を生成し、生成したモデル画像をモデル画像記憶部２５に格納する（ステップＳ３）。
【００５５】
モデル画像生成装置４がモデル画像を生成すると、表示制御部５１は、３次元地形モデル記憶部２１から３次元地形モデル情報を、第１の撮影画像記憶部２２から第１の撮影画像を、第１のオルソ画像記憶部２４から第１のオルソ画像およびその２次元座標情報を、モデル画像記憶部２５からモデル画像をそれぞれ読み出す。そして、表示制御部５１は、モデル画像と第１のオルソ画像と第１の撮影画像を並べた画像データを作成し、表示部５２に表示させる（ステップＳ４）。このとき、表示制御部５１は、３次元地形モデル情報および２次元座標情報を用いて、モデル画像および第１のオルソ画像の経度情報または緯度情報が対応するようにモデル画像とオルソ画像を並べて表示部５２に表示させる。
【００５６】
なお、本実施形態では、モデル画像と並べて表示するオルソ画像を、機体の軌道データおよび姿勢データ、センサの光学モデルならびに３次元地形モデルに基づいて生成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。モデル画像と並べて表示するオルソ画像は３次元地形モデルに基づいてオルソ変換したものであれば、どのようなものでもよく、例えば撮影画像内で形状や位置が鮮明に識別できる地上基準点ならびに３次元地形モデルに基づいてオルソ変換したオルソ画像でもよい。
【００５７】
その場合、第１の撮影画像内の地上基準点を第１の撮影情報として第１の撮影情報記憶部２３に格納しておき、第１のオルソ画像生成部３１は、３次元地形モデル情報および第１の撮影情報に基づいて第１のオルソ画像を生成すればよい。なお、地上基準点および３次元地形モデルに基づいてオルソ変換する方法は、例えば特開２００３−３２３６１１号に記載されているため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５８】
また、本実施形態では、３次元地形モデル情報、第１の撮影画像および第１の撮影情報は、入力装置１を介して入力され、記憶装置２に格納される例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、記憶装置２は地形情報表示装置１００から着脱可能なものでもよく、地形情報表示装置１００以外の装置を用いて各情報および画像を記憶装置２に格納してもよい。その場合、図５に示すように、地形情報表示装置１００を、入力装置１を省略した構成にしてもよい。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、地形情報表示装置１００は、評価対象の３次元地形モデルが示す領域を鉛直方向に対して斜め方向から撮影した撮影画像と、その撮影画像をその３次元地形モデル情報に基づいて正射変換したオルソ画像と、３次元地形モデル情報を画像で表したモデル画像を並べて表示する。
【００６０】
これにより、地形情報表示装置１００は、オルソ変換によって撮影画像と異なる模様またはテクスチャが発生した領域を明確にすることができるので、３次元地形モデルの標高情報の、実際の標高に対する誤差の大きい領域を明確にすることができる。従って、利用者による３次元地形モデルの標高情報の正当性の評価を補助することが可能になる。
【００６１】
また、本実施形態の表示装置５は、モデル画像とオルソ画像の経度情報または緯度情報が対応するようにモデル画像とオルソ画像を並べて表示する。これにより、オルソ変換によって撮影画像と異なる模様またはテクスチャが発生した領域と、３次元地形モデルの標高情報の誤差の大きい領域の対応付けをより明確にすることができる。
【００６２】
（第２の実施の形態）
上述した通り、３次元地形モデルの標高情報の誤差が大きい場合、その３次元地形モデルに基づいてオルソ変換を行った画像に発生する、原画像と異なる模様またはテクスチャは、対象物を撮影したときの撮影角度によって異なり、鉛直方向から撮影した画像に対してオルソ変換を行った画像には、原画像と異なる模様またはテクスチャは発生しない。
【００６３】
そこで、第２の実施の形態では、３次元地形モデルの評価対象となる領域を鉛直方向に対して斜め方向から撮影した撮影画像および鉛直方向から撮影した撮影画像をその３次元地形モデルに基づいてそれぞれオルソ変換したオルソ画像を生成し、それぞれのオルソ画像の模様またはテクスチャを比較することにより、利用者による３次元地形モデルの標高情報の正当性の評価を補助する例について説明する。
【００６４】
図６は第２の実施の形態の地形情報表示装置の構成を示すブロック図である。
【００６５】
図６に示すように、第２の実施の形態の地形情報表示装置１００は、第１の実施の形態の地形情報表示装置１００の構成に加えて、差分画像生成装置６を有し、さらに、入力装置１に第２の撮影画像入力部１４および第２の撮影情報入力部１５を有し、記憶装置２に第２の撮影画像記憶部２６、第２の撮影情報記憶部２７、第２のオルソ画像記憶部２８および差分画像記憶部２９を有し、オルソ画像生成装置３に第２のオルソ画像生成部３２を有する。なお、差分画像生成装置６は、例えば論理回路等から構成されるＬＳＩあるいはプログラムにしたがって動作するＣＰＵやＤＳＰ等によって実現される。
【００６６】
第２の撮影画像記憶部２６には、人工衛星や航空機等の機体に搭載されたセンサ（またはカメラ）を用いて撮影された画像データが格納される。なお、本実施形態の第２の撮影画像記憶部２６には、３次元地形モデルの評価対象となる領域を鉛直方向から撮影した画像（以降、第２の撮影画像と称する）が格納される。
【００６７】
第２の撮影情報記憶部２７には、機体に搭載されたセンサが画像を撮影したときの、機体の軌道データおよび姿勢データならびにセンサの光学モデルを含む情報が格納される。なお、本実施形態の第２の撮影情報記憶部２７には、第２の撮影画像を撮影したときの情報（以降、第２の撮影情報と称する）が格納される。
【００６８】
第２のオルソ画像記憶部２８には、第２の撮影画像をオルソ変換したオルソ画像（以降、第２のオルソ画像と称する）と、第２のオルソ画像の２次元座標情報が格納される。
【００６９】
第２の撮影画像入力部１４は、利用者から第２の撮影画像が入力されると、入力された第２の撮影画像を第２の撮影画像記憶部２６に格納する。
【００７０】
また、第２の撮影情報入力部１５は、利用者から第２の撮影情報が入力されると、入力された第２の撮影情報を第２の撮影情報記憶部２７に格納する。
【００７１】
第２のオルソ画像生成部３２は、第２の撮影画像を３次元地形モデル情報および第２の撮影情報に基づいて正射変換し、第２のオルソ画像を生成すると共に、第２のオルソ画像の２次元座標情報を生成し、生成した第２のオルソ画像および２次元座標情報を第２のオルソ画像記憶部２８に格納する。
【００７２】
差分画像生成装置６は、第１のオルソ画像および第２のオルソ画像の２次元座標情報に基づいて、第１のオルソ画像と第２のオルソ画像の、経度情報および緯度情報が対応する画素からなる画素対を求め、その画素対毎に画素を比較し、比較した結果に応じてその画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成する。
【００７３】
具体的には、差分画像生成装置６は、第１のオルソ画像と第２のオルソ画像の対応する画素対の画素値の差分の絶対値（以降、差分の絶対値を差分絶対値と称する）を算出し、算出した差分絶対値に応じて、その画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成する。
【００７４】
あるいは、差分画像生成装置６は、第１のオルソ画像および第２のオルソ画像の全画素について各画素を中心とした予め定められた範囲の画素の画素値の分散を算出する。そして、第１のオルソ画像と第２のオルソ画像の対応する画素対についての分散の差分絶対値を算出し、算出した差分絶対値に応じて、その画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成する。
【００７５】
図７に各画素について縦横それぞれ５画素の範囲の分散を算出する場合の例を示す。図７に示す例では、差分画像生成装置６は、黒塗りされた画素についての分散として、太線の枠内の２５画素の画素値の分散を算出する。
【００７６】
また、差分画像生成装置６は、差分画像を生成すると共に、その差分画像の２次元座標情報を生成し、差分画像記憶部２９に格納する。
【００７７】
なお、差分画像生成装置６は、例えば差分絶対値が大きい画素対に対応する領域を濃く、差分絶対値が小さい画素対に対応する領域を薄くするように段階的に差分画像を色付けする。あるいは、差分絶対値が予め定められた閾値より大きい画素対に対応する領域のみ色付けし、その他の領域を無色にしてもよい。
【００７８】
差分画像記憶部２９には、差分画像生成装置６によって生成された差分画像およびその差分画像の２次元座標情報が格納される。
【００７９】
また、第２の実施の形態の表示制御部５１は、３次元地形モデル記憶部２１から３次元地形モデル情報を、差分画像記憶部２９から差分画像およびその２次元座標情報を、モデル画像記憶部２５からモデル画像をそれぞれ読み出す。そして、表示制御部５１は、モデル画像と差分画像を並べた画像データを作成し、表示部５２に出力する。このとき、表示制御部５１は、３次元地形モデル情報および２次元座標情報を用いて、モデル画像および第１の差分画像の経度情報または緯度情報が対応するようにモデル画像と差分画像を並べる。
【００８０】
次に図６に示した地形情報表示装置１００がモデル画像および差分画像を表示するときの処理手順について説明する。
【００８１】
図８は図６に示した地形情報表示装置１００がモデル画像および差分画像を表示するときの処理手順を示すフローチャートである。
【００８２】
なお、図８に示したフローチャートでは、予め、利用者から入力装置１を介して３次元地形モデル情報、第１の撮影画像、第２の撮影画像、第１の撮影情報および第２の撮影情報が入力され、それぞれ、３次元地形モデル記憶部２１、第１の撮影画像記憶部２２、第２の撮影画像記憶部２６、第１の撮影情報記憶部２３および第２の撮影情報記憶部２７に格納されているものとする。
【００８３】
図８に示すように、地形情報表示装置１００の第１のオルソ画像生成部３１は、まず、３次元地形モデル記憶部２１から３次元地形モデル情報を読み出し、第１の撮影画像記憶部２２から第１の撮影画像を読み出し、第１の撮影情報記憶部２３から第１の撮影情報を読み出す。同様に、第２のオルソ画像生成部３２は、３次元地形モデル記憶部２１から３次元地形モデル情報を読み出し、第２の撮影画像記憶部２６から第２の撮影画像を読み出し、第２の撮影情報記憶部２７から第２の撮影情報を読み出す（ステップＳ１１）。
【００８４】
次に、第１のオルソ画像生成部３１は、第１の撮影画像を３次元地形モデル情報および第１の撮影情報に基づいて正射変換して第１のオルソ画像を生成すると共に、第１のオルソ画像の２次元座標情報を生成し、第１のオルソ画像記憶部２４に格納する。同様に、第２のオルソ画像生成部３２は、第２の撮影画像を３次元地形モデル情報および第２の撮影情報に基づいて正射変換して第２のオルソ画像を生成すると共に、第２のオルソ画像の２次元座標情報を生成し、第２のオルソ画像記憶部２８に格納する（ステップＳ１２）。
【００８５】
第１のオルソ画像生成部３１および第２のオルソ画像生成部３２が第１のオルソ画像、第２のオルソ画像およびそれぞれのオルソ画像の地理情報を生成すると、モデル画像生成装置４は、３次元地形モデル記憶部２１から３次元地形モデル情報を読み出し、３次元地形モデル情報を画像で表したモデル画像を生成し、生成したモデル画像をモデル画像記憶部２５に格納する（ステップＳ１３）。
【００８６】
モデル画像生成装置４がモデル画像を生成すると、差分画像生成装置６は、第１のオルソ画像記憶部２４から第１のオルソ画像およびその２次元座標情報を、第２のオルソ画像記憶部２８から第２のオルソ画像およびその２次元座標情報をそれぞれ読み出す。そして、差分画像生成装置６は、第１のオルソ画像および第２のオルソ画像の２次元座標情報に基づいて、第１のオルソ画像と第２のオルソ画像の、経度情報および緯度情報が対応する画素対を求め、画素対毎に画素を比較し、比較した結果に応じてその画素対に対応する領域を色付けした差分画像を生成する（ステップＳ１４）。さらに、差分画像生成装置６は、差分画像の２次元座標情報を生成し、差分画像と共に差分画像記憶部２９に格納する。
【００８７】
差分画像生成装置６が差分画像を生成すると、表示制御部５１は、３次元地形モデル記憶部２１から３次元地形モデル情報を、差分画像記憶部２９から差分画像およびその２次元座標情報を、モデル画像記憶部２５からモデル画像をそれぞれ読み出す。そして、表示制御部５１は、モデル画像と差分画像を並べた画像データを作成し、表示部５２に表示させる（ステップＳ１５）。このとき、表示制御部５１は、３次元地形モデル情報および２次元座標情報を用いて、モデル画像および第１の差分画像の経度情報または緯度情報が対応するようにモデル画像と差分画像を並べて表示部５２に表示させる。
【００８８】
なお、差分画像生成装置６は、第１のオルソ画像と第２のオルソ画像の対応する画素対についての、画素値の差分絶対値または近傍の画素の画素値の分散の差分絶対値が予め定められた閾値より大きいか否かを判別し、３次元地形モデルに示された３次元座標のうち、差分絶対値が予め定められた閾値より大きい画素対に対応する３次元座標を正しくないと判定してもよい。なお、オルソ画像に発生する、原画像と異なる模様またはテクスチャは、撮影画像を撮影したときの撮影角度によって異なるため、差分絶対値の大きさを判別するための閾値は、撮影画像を撮影したときの撮影角度に応じて異なる値としてもよい。
【００８９】
また、３次元地形モデルに示された３次元座標が正しくなく、さらに、第１の撮影画像および第２の撮影画像が３次元地形モデルを生成するために使用した撮影画像ではない場合、差分画像生成装置６は、第１の撮影画像、第２の撮影画像、第１の撮影情報および前記第２の撮影情報を用いて３次元地形モデルを生成しなおしてもよい。その場合、例えば特許文献１に記載された方法を用いて３次元地形モデルを生成すればよい。
【００９０】
また、本実施形態では、地形情報表示装置１００は、第１の撮影画像として３次元地形モデルの評価対象となる領域を鉛直方向に対して斜め方向から撮影した画像を使用し、第２の撮影画像として３次元地形モデルの評価対象となる領域を鉛直方向から撮影した画像を使用する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１の撮影画像と第２の撮影画像は、３次元地形モデルの評価対象となる領域をそれぞれ異なる方向から撮影したものであれば、どのようなものでもよい。
【００９１】
また、第１の実施の形態と同様に、オルソ画像生成装置３は、地上基準点および３次元地形モデルに基づいてオルソ画像を生成してもよい。その場合、第１の撮影画像内の地上基準点を第１の撮影情報として第１の撮影情報記憶部２３に、第２の撮影画像内の地上基準点を第２の撮影情報として第２の撮影情報記憶部２７にそれぞれ格納しておき、第１のオルソ画像生成部３１は、３次元地形モデル情報および第１の撮影情報に基づいて第１のオルソ画像を生成し、第２のオルソ画像生成部３２は、３次元地形モデル情報および第２の撮影情報に基づいて第２のオルソ画像を生成すればよい。
【００９２】
また、図９に示すように、第１の実施の形態と同様に、地形情報表示装置１００を、入力装置１を省略した構成にしてもよい。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態によれば、地形情報表示装置１００は、評価対象の３次元地形モデルが示す領域をそれぞれ異なる方向から撮影した２つの撮影画像をその３次元地形モデル情報に基づいてそれぞれ正射変換した２つのオルソ画像を生成する。そして、２つのオルソ画像の対応する画素対の画素値の差分絶対値に応じて色付けした差分画像を生成し、生成した差分画像と３次元地形モデル情報を画像で表したモデル画像を並べて表示する。
【００９４】
これにより、本実施形態の地形情報表示装置１００は、第１の実施の形態の地形情報表示装置１００と同様の効果を得ることができると共に、利用者にとって撮影画像とオルソ画像を見比べる必要がなくなるため、３次元地形モデルの標高情報の、実際の標高に対する誤差の大きい領域をよりわかりやすく表すことができる。
【００９５】
または、本実施形態の地形情報表示装置１００は、２つのオルソ画像の全画素について各画素を中心とした予め定められた範囲の画素の画素値の分散を算出し、２つのオルソ画像の対応する画素対についての分散の差分絶対値に応じて色付けした差分画像を生成し、生成した差分画像と３次元地形モデル情報を画像で表したモデル画像を並べて表示する。
【００９６】
これにより、地形情報表示装置１００は、上記と同様の効果を得ることができると共に、複数画素の画素値に基づいて差分画像を色付けするため、撮影画像内のノイズ（外れ値）の影響による誤表示を抑制できる。
【００９７】
また、本実施形態の表示装置５は、モデル画像と差分画像の経度情報または緯度情報が対応するようにモデル画像と差分画像を並べて表示する。これにより、オルソ変換によって撮影画像と異なる模様またはテクスチャが発生した領域と、３次元地形モデルの標高情報の誤差の大きい領域の対応付けをより明確にすることができる。
【００９８】
また、本実施形態の差分画像生成装置６は、第１のオルソ画像と第２のオルソ画像の対応する画素対についての、画素値の差分絶対値または近傍の画素の画素値の分散の差分絶対値が予め定められた閾値より大きいか否かを判別し、３次元地形モデルに示された３次元座標のうち、差分絶対値が予め定められた閾値より大きい画素対に対応する３次元座標を正しくないと判定する。これにより、地形情報表示装置１００は、３次元地形モデルに示された３次元座標の正当性を自動的に判定できる。
【符号の説明】
【００９９】
１  入力装置
２  記憶装置
３  オルソ画像生成装置
４  モデル画像生成装置
５  表示装置
６  差分画像生成装置
１１  ３次元地形モデル入力部
１２  第１の撮影画像入力部
１３  第１の撮影情報入力部
１４  第２の撮影画像入力部
１５  第２の撮影情報入力部
２１  ３次元地形モデル記憶部
２２  第１の撮影画像記憶部
２３  第１の撮影情報記憶部
２４  第１のオルソ画像記憶部
２５  モデル画像記憶部
２６  第２の撮影画像記憶部
２７  第２の撮影情報記憶部
２８  第２のオルソ画像記憶部
２９  差分画像記憶部
３１  第１のオルソ画像生成部
３２  第２のオルソ画像生成部
５１  表示制御部
５２  表示部
１００  地形情報表示装置
２００  データ
２０１  ３次元地形モデル情報
２０２  第１の撮影画像
２０３  第１の撮影情報
２０４  第２の撮影画像
２０５  第２の撮影情報
３０１  地表面
３０２  建築物
３０３  人工衛星
３０４  撮影領域
３０５  撮影角度
３０６  撮影画像
３１１  第１の撮影画像
３１２、３１４  第１のオルソ画像
３１３  モデル画像
３１５  第２のオルソ画像
【図１】
0005625457.tif 000002
【図２】
0005625457.tif 000003
【図３】
0005625457.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005625457.tif 000006
【図６】
0005625457.tif 000007
【図７】
0005625457.tif 000008
【図８】
0005625457.tif 000009
【図９】
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