(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元都市景観図の作成に用いられる３次元画像情報を作成するための画像処理装置であって、
数値地図に基づいた所定領域の地表面の標高を示す地表標高情報を取得する地表標高情報取得手段と、
地図情報に基づいた、前記所定領域の地表上の建造物の形状を示す建造物情報を取得する建造物情報取得手段と、
衛星画像に基づいた、前記所定領域の地表上の建造物の高さを含む標高データを取得する標高データ取得手段と、
前記建造物情報取得手段が取得した建造物情報と前記標高データ取得手段が取得した標高データとを合成し、所定領域の建造物の標高を示す建造物標高情報を生成する建造物標高情報生成手段と、
前記地表標高情報取得手段が取得した地表標高情報と、前記建造物標高情報生成手段が生成した建造物標高情報とを合成し、前記所定領域の標高情報を生成する合成手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記地表標高情報と前記標高データのうち、より低解像度である一方を内挿補間することで解像度を近似させる解像度補間手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記合成手段は、前記解像度補間手段により解像度が補間された前記地表標高情報と前記建造物標高情報とを合成して前記所定領域の標高情報を生成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
３次元都市景観図の作成に用いられる３次元画像情報を作成するための画像処理方法であって、
衛星画像に基づいた、所定領域の地表上の建造物の高さを含む標高データを取得する標高データ取得ステップと、
地図情報に基づいた、前記所定領域の地表上の建造物の形状を示す建造物情報を取得する建造物情報取得ステップと、
前記標高データ取得ステップで取得された標高データと前記建造物情報取得ステップで取得された建造物情報とを合成し、所定領域の建造物の標高を示す建造物標高情報を生成する建造物標高情報生成ステップと、
数値地図に基づいた前記所定領域の地表面の標高を示す地表標高情報を取得する地表標高情報取得ステップと、
前記地表標高情報取得ステップで取得された地表標高情報と、前記建造物標高情報生成ステップで生成された建造物標高情報とを合成し、前記所定領域の標高情報を生成する合成ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
コンピュータに、
衛星画像に基づいた、所定領域の地表上の建造物の高さを含む標高データを取得する標高データ取得ステップと、
地図情報に基づいた、前記所定領域の地表上の建造物の形状を示す建造物情報を取得する建造物情報取得ステップと、
前記建造物情報取得ステップで取得された建造物情報と前記標高データ取得ステップで取得された標高データとを合成し、所定領域の建造物の標高を示す建造物標高情報を生成する建造物標高情報生成ステップと、
数値地図に基づいた前記所定領域の地表面の標高を示す地表標高情報を取得する地表標高情報取得ステップと、
前記地表標高情報取得ステップで取得された地表標高情報と前記建造物標高情報生成ステップで生成された建造物標高情報とを合成し、前記所定領域の標高情報を生成する合成ステップと、
を実行させることで、３次元都市景観図の作成に用いられる３次元画像情報を作成するための画像処理装置として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、３次元都市景観図の作成に用いられる３次元画像情報を作成するための画像処理装置および方法、ならびにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市計画のシミュレーションや、フライトシミュレータなどのゲーム分野において、地表面と地表面上の建造物などを立体的に表現する３次元景観図が広く用いられている。
【０００３】
このような３次元景観図を都市計画シミュレーションに用いた場合、２次元画像では把握することが困難である地形と建造物との相互関係が直感的に把握でき、設計者の設計作業の効率化が図れたり、クライアントなどにシミュレーション内容を効果的に提示することができる。また、３次元景観図をフライトシミュレータなどのゲーム分野に応用した場合、より臨場感のある高度な表現が可能となる。
【０００４】
このように、３次元景観図の利用には多くの利点があるが、作成するには多くの手間を必要とした。例えば、ある領域の３次元景観図を作成する手順として、まず、当該領域の白地図などをスキャニングするなどして２次元画像情報を取得する。取得した２次元画像情報から建造物を示す部分を選択し、所定の３次元化プログラムなどにより、ワイヤーフレーム化、ポリゴン化、レンダリングなどの所定の３次元化処理を行う。この時、各建造物について、その高さ情報を手入力する。また、取得した２次元画像に不備がある場合は正しく３次元化が行われないので、適宜手入力による修正が必要となる。
【０００５】
以上のように、従来の３次元景観図の作成手法では、手入力での情報入力や修正などの作業が多く伴うため、非常に煩雑であった。このような作業の繁雑さを軽減するため、地表観測衛星が撮像した画像に基づいて作成された標高データ（ＤＳＭ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｄｅｌ）を利用する方法が考えられる。
【０００６】
このような手法では、地表観測衛星の持つ複数個の撮像装置（カメラや赤外線センサなど）により同一領域のステレオ画像を取得する。そして、複数の撮像装置が撮像することによって生じる視差（位置ずれ）に基づいて対象物の標高を求めることができる。
【０００７】
ＤＳＭを用いれば、標高データを手入力する必要がなくなるので、作成の煩雑さが軽減されるが、精度上の問題が残る。つまり、通常、分解能が１ｍである衛星画像を用いた場合、定常的に生成できる標高データのメッシュ間隔は１０ｍ（１０ｍメッシュ）と粗く、このような標高データをそのまま用いた場合、建造物の形状を正確に表した３次元画像を生成することは困難であり、標高データの利用は実用的ではなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、精度の高い３次元都市景観図を容易に作成するための画像処理装置および方法、ならびにプログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる画像処理装置は、
３次元都市景観図の作成に用いられる３次元画像情報を作成するための画像処理装置であって、
数値地図に基づいた所定領域の地表面の標高を示す地表標高情報を取得する地表標高情報取得手段と、
地図情報に基づいた、前記所定領域の地表上の建造物の形状を示す建造物情報を取得する建造物情報取得手段と、
衛星画像に基づいた、前記所定領域の地表上の建造物の高さを含む標高データを取得する標高データ取得手段と、
前記建造物情報取得手段が取得した建造物情報と前記標高データ取得手段が取得した標高データとを合成し、所定領域の建造物の標高を示す建造物標高情報を生成する建造物標高情報生成手段と、
前記地表標高情報取得手段が取得した地表標高情報と、前記建造物標高情報生成手段が生成した建造物標高情報とを合成し、前記所定領域の標高情報を生成する合成手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記画像処理装置は、
前記地表標高情報と前記標高データのうち、より低解像度である一方を内挿補間することで解像度を近似させる解像度補間手段をさらに備える、ことが望ましく、この場合、
前記合成手段は、前記解像度補間手段により解像度が補間された前記地表標高情報と前記建造物標高情報とを合成して前記所定領域の標高情報を生成することが望ましい。
【００１１】
上記のような構成によれば、所定の領域に対応した、数値地図情報に示される地表面の標高情報と、衛星画像に基づいて作成された例えば建造物や樹木などの高さを含む標高データであるＤＳＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｄｅｌ）と、建造物の形状を示す都市計画図の情報とをそれぞれ取得して合成するので、３次元都市景観図を作成するための標高情報を容易に作成することができる。
【００１２】
また、例えば、衛星画像に基づくＤＳＭ情報が１０ｍメッシュの解像度であるのに対し、数値地図情報が一般的に５０ｍメッシュの解像度である。よって、数値地図情報に内挿補間処理を施して解像度を近似させることで、精度の高い標高情報を作成することができる。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかる画像処理方法は、
３次元都市景観図の作成に用いられる３次元画像情報を作成するための画像処理方法であって、
衛星画像に基づいた、所定領域の地表上の建造物の高さを含む標高データを取得する標高データ取得ステップと、
地図情報に基づいた、前記所定領域の地表上の建造物の形状を示す建造物情報を取得する建造物情報取得ステップと、
前記標高データ取得ステップで取得された標高データと前記建造物情報取得ステップで取得された建造物情報とを合成し、所定領域の建造物の標高を示す建造物標高情報を生成する建造物標高情報生成ステップと、
数値地図に基づいた前記所定領域の地表面の標高を示す地表標高情報を取得する地表標高情報取得ステップと、
前記地表標高情報取得ステップで取得された地表標高情報と、前記建造物標高情報生成ステップで生成された建造物標高情報とを合成し、前記所定領域の標高情報を生成する合成ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点にかかるプログラムは、
コンピュータに、
衛星画像に基づいた、所定領域の地表上の建造物の高さを含む標高データを取得する標高データ取得ステップと、
地図情報に基づいた、前記所定領域の地表上の建造物の形状を示す建造物情報を取得する建造物情報取得ステップと、
前記建造物情報取得ステップで取得された建造物情報と前記標高データ取得ステップで取得された標高データとを合成し、所定領域の建造物の標高を示す建造物標高情報を生成する建造物標高情報生成ステップと、
数値地図に基づいた前記所定領域の地表面の標高を示す地表標高情報を取得する地表標高情報取得ステップと、
前記地表標高情報取得ステップで取得された地表標高情報と前記建造物標高情報生成ステップで生成された建造物標高情報とを合成し、前記所定領域の標高情報を生成する合成ステップと、
を実行させることで、３次元都市景観図の作成に用いられる３次元画像情報を作成するための画像処理装置として機能させることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態にかかる画像処理装置１００の構成を示すブロック図である。図示するように、画像処理装置１００は、制御部１０、数値地図情報記憶部２０、建造物情報記憶部３０、ＤＳＭ情報記憶部４０、および都市標高情報記憶部５０を備える。
【００１８】
制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央演算処理装置）などから構成され、図示しないメモリなどに記憶されている所定の動作プログラムを実行することで、画像処理装置１００の各部を制御し、後述する処理を実行して、所望の都市標高情報を生成する。
【００１９】
数値地図情報記憶部２０は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やハードディスクなどの記録媒体から構成され、地図情報を数値化した数値地図情報を記憶する。
【００２０】
建造物情報記憶部３０は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクなどの記録媒体から構成され、都市計画図などの地図データを記憶する。
【００２１】
ＤＳＭ情報記憶部４０は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクなどの記録媒体から構成され、衛星画像に基づいて作成されたＤＳＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｄｅｌ）を示す情報を記憶する。ここで、ＤＳＭとは、人工衛星の複数個の撮像装置によって得られるステレオ画像の視差に基づいて作成された、建造物や樹木などの高さを含んだ標高データのことである。
【００２２】
都市標高情報記憶部５０は、例えば、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）やフレキシブルディスクなどの着脱・書込可能な記録媒体などから構成され、制御部１０が作成した都市標高情報を記録する。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態にかかる画像処理装置１００の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２４】
まず、制御部１０は、ＤＳＭ情報記憶部４０から、所望する領域のＤＳＭ情報を取得する（ステップＳ１０１）。ここで、ＤＭＳ情報は、１ｍ分解能のいわゆる１０ｍメッシュの標高データである。
【００２５】
次に、制御部１０は、建造物情報記憶部３０から、ステップＳ１０１で取得したＤＳＭ情報が示す領域に対応する領域について、図３に示すような都市計画図情報を取得する（ステップＳ１０２）。ここで、取得した都市計画図情報は、図示するように、当該領域内の建造物の形状を示すものである。
【００２６】
制御部１０は、ステップＳ１０１で取得したＤＳＭ情報と、ステップＳ１０２で取得した都市計画図情報とを合成し、都市計画図情報に示される建造物の標高を示す建造物標高情報を生成する（ステップＳ１０３）。つまり、ＤＳＭ情報は、建造物や樹木の高さを含んだ標高データであるので、ＤＳＭ情報と都市計画図情報とを重ね合わせることで、都市計画図情報に示される建造物の標高情報を得ることができる。
【００２７】
次に制御部１０は、数値地図情報記憶部２０から、ステップＳ１０１で取得したＤＳＭ情報およびステップＳ１０２で取得した都市計画図情報が示す領域に対応する領域の数値地図情報を取得する（ステップＳ１０４）。この数値地図情報は、例えば国土地理院などが発行する市販のデータを利用する。なお、この数値地図情報は、地表の標高を示す情報である。
【００２８】
ここで、数値地図情報は、通常５０ｍメッシュのデータであるため、１０ｍメッシュのＤＳＭ情報と比較して解像度が低い。このため、取得した数値地図情報に内挿補間処理を施すことで、ＤＳＭ情報の解像度と同等あるいはそれ以上の解像度を有する擬似数値地図情報を生成する（ステップＳ１０５）。
【００２９】
ステップＳ１０５で実行される内挿補間処理として、例えば、最近隣内挿法や共一次内挿法、３次畳み込み内挿法などを採用することができる。
【００３０】
制御部１０はさらに、ステップＳ１０３で生成した建造物標高情報と、ステップＳ１０５で生成した擬似数値地図情報とを合成し、当該領域の３次元画像情報を生成する（ステップＳ１０６）。つまり、対象となる都市地域の地表面の標高を示す情報とその上の建造物の標高を示す情報とが、近似の解像度で合成された都市標高情報が生成される。
【００３１】
制御部１０は、ステップＳ１０６で生成した３次元画像情報を、都市標高情報記憶部５０に記録し（ステップＳ１０７）、処理を終了する。都市標高情報記憶部５０は、例えばＣＤ−Ｒやフレキシブルディスクなどの着脱可能な記録媒体であるため、都市標高情報記憶部５０に記録した都市標高情報を、例えば３次元景観図作成プログラムがインストールされている情報処理装置などに適用することで、図４に示すような３次元都市景観図を作成することができる。
【００３２】
上記実施の形態では、画像処理装置１００が、数値地図情報記憶部２０、建造物情報記憶部３０、およびＤＳＭ情報記憶部４０を有する構成としたが、数値地図情報記憶部２０、建造物情報記憶部３０、ＤＳＭ情報記憶部４０のそれぞれが同一装置内に備えられていなくてもよい。この場合、例えば、数値地図情報記憶部２０、建造物情報記憶部３０、ＤＳＭ情報記憶部４０を、それぞれが通信ネットワークなどで画像処理装置１００に接続された異なる装置内に構成し、画像処理装置１００が通信ネットワークなどを介して、必要な情報を取得するように構成してもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態では、画像処理装置１００が都市標高情報を生成し、生成された都市標高情報を他の装置に記録されている景観図作成プログラムに適用することで、３次元都市景観図を作成するものとしたが、画像処理装置１００が景観図作成プログラムなどを記録するように構成してもよい。
【００３４】
なお、本発明の実施の形態にかかる画像処理装置１００は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述のいずれかを実行するためのプログラムを格納した媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する情報提供サイトを構成することができる。
【００３５】
また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は任意である。例えば通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。一例を挙げると、通信ネットワークの掲示板（ＢＢＳ）に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して配信する。そして、このプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、３次元都市景観図を作成するための標高情報を、容易かつ高精度に作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる画像処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示す建造物情報記憶部に記憶される都市計画図情報の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる画像処理装置が作成した都市標高情報に基づいて作成される３次元都市景観図の例を示す図である。
【符号の説明】
１００  画像処理装置
１０  制御部
２０  数値地図情報記憶部
３０  建造物情報記憶部
４０  ＤＳＭ情報記憶部
５０  都市標高情報記憶部
【図１】
0003574630.tif 000002
【図２】
0003574630.tif 000003
【図３】
0003574630.tif 000004
【図４】
0003574630.tif 000005