(57)【要約】【課題】  高解像度航空写真から地上のモザイク画像を形成する際の処理負担を軽減し、ミスを低減する。【解決手段】  高解像度航空写真データ２４の解像度を落とした低解像度航空写真データ２６を用意する。前処理では、低解像度航空写真データ２６に対し、機能３８、４２、４４により、オルソ画像の生成、接合線探索及びモザイク合成を実行し、低解像度モザイク画像を生成する。色調補正係数決定機能４６は、低解像度モザイ画像から各モザイク片の色調補正係数を決定する。本処理では、正射変換機能３８が、高解像度航空写真データ２４の、接合線探索で探索された暫定接合線に従う合成候補域から高解像度オルソ画像を生成する。色調補正機能４８が、色調補正係数に従い高解像度オルソ画像の色調を補正する。接合線探索機能４２及びモザイク合成機能４４が、高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成する。【選択図】  図１
2011002892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成するモザイク画像合成方法であって、
当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像を用意するステップと、
コンピュータの座標変換機能が、当該複数の低解像度画像のそれぞれから、当該空中撮影時の標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成する低解像度オルソ画像生成ステップと、
当該コンピュータの接合線探索機能が、当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索する暫定接合線探索ステップと、
当該コンピュータの当該座標変換機能が、当該複数の空撮画像のそれぞれに対し、当該暫定接合線に従う合成候補域から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成する高解像度オルソ画像生成ステップと、
当該コンピュータの当該接合線探索機能が、当該高解像度オルソ画像から接合線を探索する接合線探索ステップと、
当該コンピュータの当該モザイク合成機能が、当該接合線探索ステップにより探索された接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成する高解像度モザイク合成ステップ
とを具備することを特徴とするモザイク画像合成方法。
【請求項２】
更に、
当該コンピュータのモザイク合成機能が、当該暫定接合線探索ステップにより探索された当該暫定接合線に従い当該低解像度オルソ画像から低解像度モザイク画像を生成する低解像度モザイク合成ステップと、
当該コンピュータの色調補正係数決定機能が、当該コンピュータのオペレータの指示に従い、当該低解像度モザイク画像を構成するモザイク片単位で色調補正係数を決定するステップと、
当該コンピュータの色調補正機能が、当該接合線探索ステップの前に、当該色調補正係数に従い、当該高解像度オルソ画像を色調補正する色調補正ステップ
とを具備することを特徴とする請求項１に記載のモザイク画像合成方法。
【請求項３】
対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成するモザイク画像合成方法であって、
当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像を用意するステップと、
コンピュータの座標変換機能が、当該複数の低解像度画像のそれぞれから、当該空中撮影時の標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成する低解像度オルソ画像生成ステップと、
当該コンピュータの接合線探索機能が、当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索する暫定接合線探索ステップと、
当該コンピュータのモザイク合成機能が、当該暫定接合線に従い当該低解像度オルソ画像から低解像度モザイク画像を生成する低解像度モザイク合成ステップと、
当該コンピュータの色調補正係数決定機能が、当該低解像度モザイク画像を構成するモザイク片単位で色調補正係数を決定するステップと、
当該コンピュータの当該座標変換機能が、当該複数の空撮画像から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成する高解像度オルソ画像生成ステップと、
当該コンピュータの色調補正機能が、当該色調補正係数に従い、当該高解像度オルソ画像の色調を補正する色調補正ステップと、
当該コンピュータの当該接合線探索機能が、当該高解像度オルソ画像から接合線を探索する接合線探索ステップと、
当該コンピュータの当該モザイク合成機能が、当該接合線探索ステップにより探索された接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成する高解像度モザイク合成ステップ
とを具備することを特徴とするモザイク画像合成方法。
【請求項４】
更に、当該コンピュータの修正機能が、当該高解像度モザイク画像の、当該コンピュータのオペレータにより指定された画像部分を、当該高解像度オルソ画像の、当該オペレータにより指定された画像部分で上書きする修正ステップを具備することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のモザイク画像合成方法。
【請求項５】
対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成するモザイク画像合成装置であって、
当該複数の空撮画像、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像、及び、当該各空撮画像の標定要素を記憶する記憶装置と、
当該複数の低解像度画像のそれぞれから、対応する当該標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成する低解像度オルソ画像生成手段と、
当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索する暫定接合線探索手段と、
当該複数の空撮画像のそれぞれに対し、当該暫定接合線に従う合成候補域から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成する高解像度オルソ画像生成手段と、
当該高解像度オルソ画像から接合線を探索する接合線探索手段と、
当該接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成する高解像度モザイク合成手段
とを具備することを特徴とするモザイク画像合成装置。
【請求項６】
更に、
当該低解像度モザイク画像を構成するモザイク片単位で色調補正係数を決定する色調補正係数決定手段と、
当該接合線探索手段による接合線探索の前又は後に、当該色調補正係数に従い、当該高解像度オルソ画像を色調補正する色調補正手段
とを具備することを特徴とする請求項５に記載のモザイク画像合成装置。
【請求項７】
対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成するモザイク画像合成装置であって、
当該複数の空撮画像、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像、及び、当該各空撮画像の標定要素を記憶する記憶装置と、
当該複数の低解像度画像のそれぞれから、対応する当該標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成する低解像度オルソ画像生成手段と、
当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索する暫定接合線探索手段と、
当該暫定接合線に従い当該低解像度オルソ画像から低解像度モザイク画像を生成する低解像度モザイク合成手段と、
当該低解像度モザイク画像を構成するモザイク片単位で色調補正係数を決定する色調補正係数決定手段と、
当該複数の空撮画像から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成する高解像度オルソ画像生成手段と、
当該色調補正係数に従い、当該高解像度オルソ画像の色調を補正する色調補正手段と、
当該高解像度オルソ画像から接合線を探索する接合線探索手段と、
当該接合線探索手段により探索された当該接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成する高解像度モザイク合成手段
とを具備することを特徴とするモザイク画像合成装置。
【請求項８】
オペレータの操作に従い、当該高解像度モザイク画像の、当該オペレータにより指定された画像部分を、当該高解像度オルソ画像の、当該オペレータにより指定された画像部分で上書きする修正手段を具備することを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載のモザイク画像合成装置。
【請求項９】
コンピュータに、対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成させるモザイク画像合成プログラムであって、当該コンピュータに、
当該コンピュータの記憶手段に、当該複数の空撮画像、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像、及び、当該各空撮画像の標定要素を格納させる機能と、
当該複数の低解像度画像のそれぞれから、対応する当該標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成させる低解像度オルソ画像生成機能と、
当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索させる暫定接合線探索機能と、
当該複数の空撮画像のそれぞれに対し、当該暫定接合線に従う合成候補域から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成させる高解像度オルソ画像生成機能と、
当該高解像度オルソ画像から接合線を探索させる接合線探索機能と、
当該接合線探索機能により探索された接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成させる高解像度モザイク合成機能
とを実現させることを特徴とするモザイク画像合成プログラム。
【請求項１０】
当該コンピュータに更に、
当該暫定接合線探索機能により探索された当該暫定接合線に従い当該低解像度オルソ画像から低解像度モザイク画像を生成させる低解像度モザイク合成機能と、
当該低解像度モザイク画像を構成するモザイク片単位で色調補正係数を決定させる色調補正係数決定ステップと、
当該接合線探索機能による接合線探索の前又は後に、当該色調補正係数に従い、当該高解像度オルソ画像を色調補正させる色調補正機能
とを実行させることを特徴とする請求項９に記載のモザイク画像合成プログラム。
【請求項１１】
コンピュータに、対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成させるモザイク画像合成プログラムであって、当該コンピュータに、
当該コンピュータの記憶手段に、当該複数の空撮画像、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像、及び、当該各空撮画像の標定要素を格納させる機能と、
当該複数の低解像度画像のそれぞれから、対応する当該標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成させる低解像度オルソ画像生成機能と、
当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索させる暫定接合線探索機能と、
当該暫定接合線に従い当該低解像度オルソ画像から低解像度モザイク画像を生成させる低解像度モザイク合成機能と、
当該低解像度モザイク画像を構成するモザイク片単位で色調補正係数を決定させる色調補正係数決定機能と、
当該複数の空撮画像から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成させる高解像度オルソ画像生成機能と、
当該色調補正係数に従い、当該高解像度オルソ画像の色調を補正させる色調補正機能と、
当該高解像度オルソ画像から接合線を探索させる接合線探索機能と、
当該接合線探索機能により探索された接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成させる高解像度モザイク合成機能
とを実行させることを特徴とするモザイク画像合成プログラム。
【請求項１２】
当該コンピュータに更に、当該高解像度モザイク画像の、当該コンピュータのオペレータにより指定された画像部分を、当該高解像度オルソ画像の、当該オペレータにより指定された画像部分で上書きする修正機能を実行させることを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載のモザイク画像合成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分的に重複するオルソ画像を合成してモザイク画像を生成するモザイク画像生成方法、装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行機又は衛星から地上を精密に撮影することができる。これらの空中写真又は衛星画像は、図化機により、撮影方向による歪みを解消した上で一定水平面上に投影される。図化機により得られた正射画像（オルソ画像）を合成又は接合することで、広大な地域を示す１枚のモザイク画像を得ることができる。特許文献１には、隣接する地域を部分的に重複して表示する地図や航空写真データ等のラスター画像データを、その部分的に重複する部分で接合する方法が記載されている。
【０００３】
このような合成又は接合の目的のため、通常、飛行機又は衛星からの撮影では、被写体を一定以上にオーバーラップするようにして撮影する。航空写真の場合で、縦方向（飛行方向）に６０％以上、横方向に３０％以上重複するように撮影することが規定されている。図５は、このように部分的に重複して撮影された写真等が得られるオルソ画像の重複例を示す。一般的には、各オルソ画像は複数の他のオルソ画像と部分的に重複する。
【０００４】
仮に垂直上方向から撮影された写真から生成されたオルソ画像でも、縁辺部分では建物や高架個所で多少の倒れ込みが生じる。勿論、斜めから撮影している場合には、ほとんどの建物で倒れ込みが生じる。このような倒れ込みを少なくするには、可能な限り、直上から撮影するのが好ましく、合成の際にも、建物単位、又は狭い地域でオルソ画像を合成するのが好ましい。すなわち、モザイク画像を形成する際には、オルソ画像（又は航空写真）のごく一部を合成用に採用することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５１１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
合成後において個々の建物を明瞭に識別出来るようにするには、撮影の段階で高解像度のカメラを使用する必要があり、その航空写真は、約１００００×１００００画素程度のかなり高解像度のものとなる。
【０００７】
モザイク合成のためには、基本的に、航空写真から正射投影によりオルソ画像を形成する正射変換処理、同一領域を含む複数のオルソ画像から接合線を探索する接合線探索処理、および、決定された接合線でオルソ画像を合成する合成処理をコンピュータで行うことになるが、航空写真の段階で高解像度であると、各処理のコンピュータ演算が非常に負荷の高いものになるので、処理負担の軽減化が望まれる。
【０００８】
また、２．０ｋｍ×２．０ｋｍ程度の広さの対象地域を走査して空撮する場合、撮影縮尺１／１００００で、５００枚程度の航空写真（１００００×１００００画素程度）を撮影する。このような５００枚程度の航空写真を正射変換するのに、通常のワークステーションの計算能力で一晩かかったりする。従って、標定要素の入力ミス又は設定ミスがあると、その計算が全くの無駄になり、看過できない。
【０００９】
本発明は、複数のオルソ画像から良質なモザイク画像を効率的に生成できるモザイク画像生成方法、装置及びプログラムを提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るモザイク画像生成方法は、対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成するモザイク画像生成方法であって、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像を用意するステップと、コンピュータの座標変換機能が、当該複数の低解像度画像のそれぞれから、当該空中撮影時の標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成する低解像度オルソ画像生成ステップと、当該コンピュータの接合線探索機能が、当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索する暫定接合線探索ステップと、当該コンピュータの当該座標変換機能が、当該複数の空撮画像のそれぞれに対し、当該暫定接合線に従う合成候補域から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成する高解像度オルソ画像生成ステップと、当該コンピュータの当該接合線探索機能が、当該高解像度オルソ画像から接合線を探索する接合線探索ステップと、当該コンピュータの当該モザイク合成機能が、当該接合線探索ステップにより探索された接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成する高解像度モザイク合成ステップとを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るモザイク画像生成方法は、対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成するモザイク画像生成方法であって、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像を用意するステップと、コンピュータの座標変換機能が、当該複数の低解像度画像のそれぞれから、当該空中撮影時の標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成する低解像度オルソ画像生成ステップと、当該コンピュータの接合線探索機能が、当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索する暫定接合線探索ステップと、当該コンピュータのモザイク合成機能が、当該暫定接合線に従い当該低解像度オルソ画像から低解像度モザイク画像を生成する低解像度モザイク合成ステップと、当該コンピュータの色調補正係数決定機能が、当該低解像度モザイク画像を構成するモザイク片単位で色調補正係数を決定するステップと、当該コンピュータの当該座標変換機能が、当該複数の空撮画像から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成する高解像度オルソ画像生成ステップと、当該コンピュータの色調補正機能が、当該色調補正係数に従い、当該高解像度オルソ画像の色調を補正する色調補正ステップと、当該コンピュータの当該接合線探索機能が、当該高解像度オルソ画像から接合線を探索する接合線探索ステップと、当該コンピュータの当該モザイク合成機能が、当該接合線探索ステップにより探索された接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成する高解像度モザイク合成ステップとを具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るモザイク画像生成装置は、対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成するモザイク画像生成装置であって、当該複数の空撮画像、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像、及び、当該各空撮画像の標定要素を記憶する記憶装置と、当該複数の低解像度画像のそれぞれから、対応する当該標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成する低解像度オルソ画像生成手段と、当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索する暫定接合線探索手段と、当該複数の空撮画像のそれぞれに対し、当該暫定接合線に従う合成候補域から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成する高解像度オルソ画像生成手段と、当該高解像度オルソ画像から接合線を探索する接合線探索手段と、当該接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成する高解像度モザイク合成手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るモザイク画像生成装置は、対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成するモザイク画像生成装置であって、当該複数の空撮画像、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像、及び、当該各空撮画像の標定要素を記憶する記憶装置と、当該複数の低解像度画像のそれぞれから、対応する当該標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成する低解像度オルソ画像生成手段と、当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索する暫定接合線探索手段と、当該暫定接合線に従い当該低解像度オルソ画像から低解像度モザイク画像を生成する低解像度モザイク合成手段と、当該低解像度モザイク画像を構成するモザイク片単位で色調補正係数を決定する色調補正係数決定手段と、当該複数の空撮画像から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成する高解像度オルソ画像生成手段と、当該色調補正係数に従い、当該高解像度オルソ画像の色調を補正する色調補正手段と、当該高解像度オルソ画像から接合線を探索する接合線探索手段と、当該接合線探索手段により探索された当該接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成する高解像度モザイク合成手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るモザイク画像生成プログラムは、コンピュータに、対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成させるモザイク画像生成プログラムであって、当該コンピュータに、当該コンピュータの記憶手段に、当該複数の空撮画像、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像、及び、当該各空撮画像の標定要素を格納させる機能と、当該複数の低解像度画像のそれぞれから、対応する当該標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成させる低解像度オルソ画像生成機能と、当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索させる暫定接合線探索機能と、当該複数の空撮画像のそれぞれに対し、当該暫定接合線に従う合成候補域から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成させる高解像度オルソ画像生成機能と、当該高解像度オルソ画像から接合線を探索させる接合線探索機能と、当該接合線探索機能により探索された接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成させる高解像度モザイク合成機能とを実現させることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るモザイク画像生成プログラムは、コンピュータに、対象地域を走査する空中撮影で得られる複数の空撮画像から当該対象地域を示すモザイク画像を生成させるモザイク画像生成プログラムであって、当該コンピュータに、当該コンピュータの記憶手段に、当該複数の空撮画像、当該空撮画像より低解像度であって、当該複数の空撮画像のそれぞれと同じ地域を示す複数の低解像度画像、及び、当該各空撮画像の標定要素を格納させる機能と、当該複数の低解像度画像のそれぞれから、対応する当該標定要素に従う正射変換により、低解像度オルソ画像を生成させる低解像度オルソ画像生成機能と、当該低解像度オルソ画像から暫定接合線を探索させる暫定接合線探索機能と、当該暫定接合線に従い当該低解像度オルソ画像から低解像度モザイク画像を生成させる低解像度モザイク合成機能と、当該低解像度モザイク画像を構成するモザイク片単位で色調補正係数を決定させる色調補正係数決定機能と、当該複数の空撮画像から、当該標定要素に従う正射変換により、高解像度オルソ画像を生成させる高解像度オルソ画像生成機能と、当該色調補正係数に従い、当該高解像度オルソ画像の色調を補正させる色調補正機能と、当該高解像度オルソ画像から接合線を探索させる接合線探索機能と、当該接合線探索機能により探索された接合線に従い当該高解像度オルソ画像から高解像度モザイク画像を生成させる高解像度モザイク合成機能とを実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、低解像度画像で暫定接合線を決定し、空撮画像の、暫定接合線を含む範囲を正射変換の対象とすることにより、高解像度の空撮画像からモザイク画像を得るまでの処理負担を大幅に軽減できる。
【００１７】
低解像度画像から低解像度モザイク画像を生成して、色調を確認し、色調補正係数を決定するので、空撮画像から色調の合ったモザイク画像を得るまでの処理負担を大幅に軽減できる。
【００１８】
また、低解像度画像から低解像度モザイク画像の生成までを試行することで、標定要素自体、又は標定要素と空撮画像との対応が正しいかどうかを確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例の概略機能ブロック図である。
【図２】本実施例の前処理のフローチャートである。
【図３】本実施例の本処理のフローチャートである。
【図４】オルソ画像とモザイク画像、モザイク片ならびに合成候補域との関係を示す模式図である。
【図５】航空写真によるオルソ画像の重なり例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。モザイク画像生成装置２０の一部の機能は、コンピュータ又はワークステーション上にコンピュータプログラムとして実装されている。勿論、個々の機能は、専用デバイスで実装することも可能である。
【００２２】
ヘリコプタ１０（又は軽飛行機）に高解像度のデジタルカメラ１２と、ヘリコプタ１０の飛行位置及び姿勢（従ってカメラ１２の撮影方向）を検出するＧＰＳ−ＩＭＵ装置１４が装備されている。
【００２３】
デジタルカメラ１２は、一般的にはスチルカメラであるが、希望の解像度を実現出来る場合にムービーカメラであってもよい。本実施例では、デジタルカメラ１２は、高精細度の静止画像に加えて、その画素数を１／２５６（水平に１／１６、垂直に１／１６）に削減した低解像度の静止画像も出力する。低解像度の静止画像を出力しないカメラを使用する場合には、地上装置で予め、高解像度静止画像から低解像度静止画像を生成すればよい。
【００２４】
ＧＰＳ−ＩＭＵ装置１４は、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）の受信機と、慣性姿勢計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）からなり、ＧＰＳ受信機によりヘリコプタ１０の飛行位置を１秒（１Ｈｚ）程度の時間間隔で三次元計測でき、慣性姿勢計測装置により、ヘリコプタ１０の位置と姿勢の相対的な変化を０．００５秒（２００Ｈｚ）程度の時間間隔で計測出来る。ＧＰＳ受信機の計測結果と慣性姿勢計測装置の計測結果を統合することで、連続的で高精度な測位を実現出来る。このような技術は周知であるので、これ以上の説明は省略する。
【００２５】
ヘリコプタ１０を対象地域の上空を指定の方向に飛行させながら、地上をデジタルカメラ１２で連続撮影する。次に、横方向に一定距離だけ離れた逆方向にヘリコプタ１０を飛行させながら、地上をカメラ１２で撮影する。これを繰り返して、対象地域を面的に走査して全体を撮影する。先に説明したように、縦方向（飛行方向）に６０％以上、横方向（水平方向）に３０％以上重複するように撮影することが規定されているが、本実施例では、例えば、縦方向に８０％以上、横方向に６０％以上というように、より高い重複率で撮影を実行する。このように撮影の際の重複率を高めることで、モザイク画像上でビルの倒れ込みを少なくすることが可能になる。
【００２６】
地上に用意したモザイク画像生成装置２０は、コンピュータ又はワークステーションからなり、その機能の一部はコンピュータプログラムとして実装されている。勿論、個々の機能は、専用デバイスで実装することも可能である。
【００２７】
モザイク画像生成装置２０のハードディスク２２に、カメラ１２からの高解像度航空写真データ２４及び低解像度航空写真データ２６が格納される。モザイク画像生成装置２０のオペレータは、ＧＰＳ−ＩＭＵ装置１４により計測される飛行位置及び姿勢のデータから得られるカメラ１２の撮影方向と位置のデータを外部標定要素２８として、ハードディスク２２に格納し、カメラ１２の撮像素子のサイズ及び撮影レンズの焦点距離を内部標定要素３０としてハードディスク２２に格納する。外部標定要素２８及び内部標定要素３０をまとめて、標定要素としてハードディスク２２に格納しても良い。高解像度航空写真データ２４、低解像度航空写真データ２６及び外部標定要素２８は、カメラ１２およびＧＰＳ−ＩＭＵ装置１４から通信回線を介して、ハードディスク２２に自動処理で格納するようにしてもよいことはいうまでもない。
【００２８】
ハードディスク２２には更に、対象地域について国土地理院発行の低解像度（５０ｍメッシュ）の数値地形モデルデータ（ＤＥＭデータ）３２が、格納される。国土地理院は、数値地形モデルとして、数値地図５０ｍメッシュ以外にも、数値地図２５０ｍメッシュ、及び火山標高１０ｍメッシュを発行しており、これらも利用可能である。また、起伏が小さい場合には、ＵＳＧS（U. S. Geographical Survey）３０秒メッシュ（約１ｋｍメッシュ相当）も使用可能である。同様の数値地形モデルデータが民間会社から提供されている。これらの数値地形モデルデータも、ＤＥＭデータ３２として利用可能である。
【００２９】
モザイク画像生成装置２０を構成するコンピュータのＣＰＵ３６は、バス３４を介してハードディスク２２にアクセス可能である。ＣＰＵ３６は、インストールされたコンピュータプログラムにより、複数の機能３８〜５２を具備する。
【００３０】
正射変換機能３８は、航空写真から地上座標系又はこれに準じた座標系のオルソ画像を生成し、逆正射変換機能４０は、オルソ画像上の任意の点に対応する航空写真上の点を演算する。逆正射変換機能４０は、本実施例におけるオルソ画像（地上座標系）から航空写真の座標系への座標変換を理解しやすいように明記したものであり、座標変換機能として正射変換機能３８で代替し得る。接合線探索機能４２は、複数のオルソ画像の重複部分から接合線を探索する。モザイク合成機能４４は、接合線探索機能４２で探索された接合線に従いオルソ画像を合成する。
【００３１】
色調補正係数決定機能４６は、オルソ画像間の色調を合わせるための色調補正係数又は色調補正パラメータを決定し、色調補正機能４８は、色調補正係数決定機能４６で決定された色調補正係数に従い各オルソ画像の色調を補正する。修正機能５０は、オペレータの修正操作に従い、指定された位置のモザイク画像を、オリジナルのオルソ画像を使って修正する。
【００３２】
解像度変換機能５２は、高解像度航空写真データ２４から低解像度航空写真データ２６を生成し、ハードディスク２２に格納する。先に説明したように、カメラ１２自体が低解像度航空写真データ２６を生成出力する場合には、解像度変換機能５２は不要である。
【００３３】
ＲＡＭ５４はＣＰＵ３６による演算のワークエリアとして使用され、中間データ及び結果データを一時記憶する。表示装置５６は、中間結果の画像やモザイク合成後の画像を表示し、色調補正のための色調補正係数の微調整や調整結果の確認にも使用される。表示装置５６はまた、修正機能５０による修正の際に、モザイク合成画像と、モザイク合成前のオルソ画像を同時に表示する。オペレータは、キーボード５８及びマウス６０を使って、種々の数値を入力でき、表示装置５６の表示画面上の位置を指定出来る。ＲＡＭ５４、表示装置５６、キーボード５８及びマウス６０は、バス３４に接続する。
【００３４】
図２及び図３は、モザイク画像生成装置２０による合成処理の動作フローチャートを示す。図２は、低解像度航空写真データ２６を使った前処理部分の動作フローを示し、図３は、高解像度航空写真データ２４を使った本処理の動作フローを示す。
【００３５】
本実施例では、低解像度航空写真データ２６を使って、色調の確認と補正、正射変換等の設定値の事前確認、および、高解像度航空写真データ２４の正射変換対象の絞り込みを行う。設定値の事前確認により、内部標定要素３０の設定ミス、航空写真データ２４，２６と外部標定要素２８又は内部標定要素３０との対応付けのミス、又は航空写真データ２４、２６とは対応しない数値地形モデルデータ３２の入力ミス等を伴うモザイク合成を防止出来る。色調の確認と補正により、モザイク画像上で色調の異なる不自然な領域の出現を防止する色補正係数を、事前に且つ簡易な処理で、決定できる。また、高解像度航空写真の正射変換対象の絞り込みにより、演算時間を大幅に短縮出来る。
【００３６】
先ず、モザイク画像生成装置２０を初期設定する（Ｓ１）。この初期設定には、合成対象となる地域の航空写真データ２４，２６、外部標定要素２８、内部標定要素３０及び数値地形モデルデータ３２のファイル指定を含む。なお、同じ地域に対する高解像度航空写真データ２４と低解像度航空写真データ２６とは、ファイル名の一部を一定の規則で異ならせておくことで、高解像度航空写真に対する処理のために高解像度航空写真データ２４のファイル名を改めて指定しなくて済む。
【００３７】
各低解像度航空写真データ２６からオルソ画像データ（以下、低解像度オルソ画像データという）を生成する。ＣＰＵ３６は、最初の低解像度航空写真データ２６とその外部標定要素２８を取り込み（Ｓ２）、正射変換機能３８が、正射投影により、その低解像度航空写真データ２６から低解像度オルソ画像データを生成する（Ｓ３）。具体的には、正射変換機能３８は、数値地形モデルデータ３２から地上座標を計算し、内部標定要素３０とステップＳ２で取り込んだ外部標定要素２８とを用いて、ステップＳ２で取り込んだ低解像度航空写真データ２６を地上座標に相当する正射投影スクリーンに投影する。低解像度航空写真データ２６の色成分毎のオルソ画像データを生成した上で合成することにより、カラーの低解像度オルソ画像データを得ることができる。
【００３８】
次の低解像度航空写真データ２６とその外部標定要素２８を取り込み（Ｓ５）、同様に、正射変換機能３８が、正射変換により低解像度オルソ画像データを生成する（Ｓ３）。生成された低解像度オルソ画像データは、ハードディスク２２内に一時保存される。
【００３９】
全部の低解像度航空写真データ２６から低解像度オルソ画像データを生成したら（Ｓ６）、接合線探索機能４２が、低解像度オルソ画像データを使って、重複部分において最も近似する画素部分を線状に探索し、オルソ画像間の接合線とする（Ｓ６）。ここで探索される接合線は、高解像度航空写真データ２４の正射変換範囲を限定するための暫定的なもの、すなわち、暫定接合線である。
【００４０】
モザイク合成機能４４が、全体の色調を確認及び補正するために、探索された接合線を使って低解像度オルソ画像を接合し、低解像度モザイク画像データを生成する（Ｓ７）。生成された低解像度モザイク画像データは、一時的にハードディスク２２に保存される。
【００４１】
図４は、オルソ画像とモザイク画像との対応関係の一例を示す。図４（Ａ），はオルソ画像７０を示し、同（Ｂ）はオルソ画像７２を示す。図４（Ｃ）はオルソ画像７０、７２を使ったモザイク画像７４を示す。オルソ画像７０の一部７０ａが、モザイク片（又はモザイク片画像）としてモザイク画像７４に組み込まれる。同様に、オルソ画像７２の一部７２ａが、モザイク片としてモザイク画像７４に組み込まれる。
【００４２】
ＣＰＵ３６は、生成された低解像度モザイク画像を表示装置５６に表示する。色調補正係数決定機能４６が、低解像度モザイク画像の色調を調整する色調補正係数（又は色補正パラメータ）を決定し、色調補正機能４８が色調補正する（Ｓ８）。この色調補正に際しては、地上の状況、例えば、山林、田畑及び市街地等の区別を考慮し、そのような地域単位で自動又は手動により色調補正係数を決定する。この場合、地域毎の色調を示すファイル又はオペレータの指定で、地域の標準色調を指定し、そのような標準色調に調整する色調補正係数を決定することになる。
【００４３】
具体的には、色調補正係数決定機能４６が、低解像度モザイク画像データの色成分を空間的にサンプリングし、平均的に見て標準色調（又はその範囲）になるような色調補正係数を自動決定してもよいし、オペレータの操作に応じて決定してもよい。色調補正係数を使った色調補正は、モザイク画像上で不自然さが明確でない程度の大局的なもので良いので、オペレータが、表示装置５６に表示される低解像度モザイク画像を視認し、オペレータの指定する各地域に対してマニュアルで色調を調整する方法でも、精度的に十分である。この場合、オペレータがキーボード５８又はマウス６０により入力する色調調整操作に応じて、色調補正機能４８が低解像度オルソ画像データの色調を補正し、色調補正係数決定機能４６が、オペレータによる色調補正操作に応じた色調補正係数の数値を取り込むようにしてもよい。
【００４４】
ＣＰＵ３６は、低解像度航空写真データ２６を使って生成した低解像度モザイク画像を表示装置５６に表示する（Ｓ９）。オペレータは、表示される低解像度モザイク画像を観察し、画像合成の設定が正しいかどうかを確認する（Ｓ１０）。正しくなければ（Ｓ１０）、設定を修正して、ステップＳ２以降を繰り返す。
【００４５】
このように、低解像度航空写真データ２６で試行することにより、モザイク合成のための設定の正しさを事前に確認できる。また、高解像度航空写真データ２４から生成した高解像度モザイク画像において色調を調整しようとすると、画素数の多さからコンピュータに多大な負荷がかかるが、このように、低解像度航空写真データ２６で試行した結果の低解像度モザイク画像データにおいて色調補正係数を取得するので、簡易な処理で済み、比較的低い能力のコンピュータでも対応出来るようになる。
【００４６】
接合線探索機能４２（ステップＳ６）による接合線探索は、図４に示すように、各オルソ画像データ７０，７２からモザイク合成に採用される領域（モザイク片７０ａ，７２ａ）を切り出す処理でもある。接合線探索機能４２は、ステップＳ６において、その合成対象域に外接する矩形領域より水平面内で所定マージンだけ広い領域（合成候補域７０ｂ，７２ｂ）の、オルソ画像上の座標値を逆正射変換機能４０に供給する。逆正射変換機能４０は、逆正射変換により、接合線探索機能４２からのオルソ画像上の合成候補域座標値を、航空写真上の合成候補域座標値に変換する（Ｓ１２）。接合線探索機能４２が、合成対象域の座標値を逆正射変換機能４０に供給し、逆正射変換機能４０が、合成対象域の座標値から合成候補域の座標値を計算してもよいことはいうまでもない。
【００４７】
このように、本実施例では、低解像度オルソ画像データに対する接合線探索処理（Ｓ６）により、各航空写真のどの部分をモザイク画像に採用するかを事前に粗く確認した上で、これを利用して、高解像度航空写真データ２４の、正射投影の対象とする部分（合成候補域７０ｂ，７２ｂに相当する部分）を決定するので、高解像度航空写真データ２４に対する正射変換の演算負担を大幅に軽減出来る。
【００４８】
このような前処理の後、高解像度航空写真データ２４から高解像度オルソ画像を作成する（Ｓ１３〜Ｓ１９）。具体的には、ＣＰＵ３６は、最初の高解像度航空写真データ２４とその外部標定要素２８を取り込む（Ｓ１３）。逆正射変換機能４０（ステップＳ１２）の結果から、取り込んだ高解像度航空写真データ２４に合成候補域が含まれるかどうかを調べる（Ｓ１４）。
【００４９】
合成候補域が含まれる場合（Ｓ１４）、正射変換機能３８が、数値地形モデルデータ３２、内部標定要素３０及び外部標定要素２８を参照し、その高解像度航空写真データ２４の合成候補域内の画像データを正射変換して、高解像度オルソ画像データを生成する（Ｓ１５）。高解像度航空写真データ２４の合成候補域内の画像データのみからなるとはいえ、もともと高解像度であることから、それでも、データ量が多く、多くのコンピュータリソースを必要とすることがある。そのような場合には、本実施例では、高解像度航空写真データの合成候補域内の画像データを色成分毎に分離し、色成分毎に正射変換し、得られた色成分毎のオルソ画像データを１つに合成する。このように成分毎に分離して正射変換を実行することで、少ないコンピュータリソースでも、高解像度航空写真データからオルソ画像を得ることができる。赤外線画像を含む場合には、赤外線成分の画像も別途、正射変換し、得られたオルソ画像を必要により各色成分のオルソ画像と一緒に１ファイルに纏めるか、又は、関連の分かるファイル群に纏める。
【００５０】
色調補正機能４８が、ステップＳ８で決定した色調補正係数を参照して、ステップＳ１５で生成された高解像度オルソ画像データの色調を補正する（Ｓ１６）。高解像度オルソ画像の合成候補域内の画像データの色調を補正することで、演算時間を削減出来る。もちろん、色調補正が不要の場合には、色調補正機能４８は、ステップＳ１５で生成された高解像度オルソ画像データをそのまま出力する。ＣＰＵ３６は、色調補正機能４８により出力される高解像度オルソ画像データ６２をハードディスク２２に保存する（Ｓ１７）。
【００５１】
取り込んだ高解像度航空写真データ２４に合成候補域が含まれない場合（Ｓ１４）、ステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７はパスされる。
【００５２】
次の高解像度航空写真データ２４とその外部標定要素２８を取り込み（Ｓ１９）、その高解像度航空写真データ２４が合成候補域を含む場合に（Ｓ１４）、正射変換及び色調補正し（Ｓ１５，Ｓ１６）、高解像度オルソ画像データ６２を保存する（Ｓ１７）。
【００５３】
このように、全部の高解像度航空写真データ２４に対して以上の処理Ｓ１４〜Ｓ１７を実行し（Ｓ１８）、これにより、必要な高解像度オルソ画像データ６２が得られる。
【００５４】
次に、接合線探索機能４２が、高解像度オルソ画像データ６２を使って、重複部分において最も近似する画素部分を線状に探索し、高解像度オルソ画像間の接合線とする（Ｓ２０）。ここで探索される接合線は、一般的には、ステップＳ６で探索される接合線とは一致しない。合成候補域を決定する際のマージンを適切に設定することで、適切な接合線を決定出来る。接合線探索（Ｓ２０）の後に色調補正（Ｓ１６）を行っても良いが、接合線で分離されるモザイク片を識別出来る必要があり、演算上は、図３に示すタイミングの方が容易となる。
【００５５】
モザイク合成機能４４が、ステップＳ２０で探索された接合線を使って、図４に示す例と同様に、高解像度オルソ画像データを接合し、高解像度モザイク画像データを生成する（Ｓ２１）。生成された高解像度モザイク画像データ６４は、ハードディスク２２に格納される。
【００５６】
モザイク合成対象となるオルソ画像データは、合成候補域内の画像データのみからなるので、面積は小さくなっている。しかし、もともと高解像度であることから、それでも、データ量が多く、多くのコンピュータリソースを必要とすることがある。そのような場合には、本実施例では、接合線探索（Ｓ２０）で決定された各高解像度オルソ画像データの合成域の画像データを色成分毎に分離し、色成分毎にモザイク合成する。そして、色成分毎のモザイク画像データを最終的に１つに合成する。このように成分毎に分離してモザイク合成を実行することで、少ないコンピュータリソースでも、高解像度オルソ画像データをモザイク合成することが可能になる。得られた高解像度モザイク画像データ６４は、ハードディスク２２に格納される。
【００５７】
接合線を自動決定しているので、建物等を切断するような誤った接合線を採用している可能性がある。このようなミスを修正するために、高解像度モザイク画像を表示装置５６に表示する（Ｓ２２）。そして、オペレータが目視で、特に接合線の部分を確認し、高解像度オルソ画像データを使って修正する（Ｓ２３）。
【００５８】
例えば、建物の一部を切除する形でオルソ画像が接合されたとする。その一部が欠けた建物を含む高解像度オルソ画像データ６２を、高解像度モザイク画像データ６４と同時に、表示装置５６の画面上に表示する。そして、高解像度オルソ画像データ６２の、一部が欠けた建物に対し、高解像度オルソ画像データの完全な建物の周囲を指定して、当該建物の画像データをカットし、しかる後、高解像度オルソ画像データ６２の、一部が欠けた当該建物の画像上にペーストする。このようにして、自動生成された接合線によるモザイク合成のミスを修正出来る。
【００５９】
修正した高解像度モザイク画像データでハードディスク２２の高解像度モザイク画像データを上書き保存し（Ｓ２４）、終了する。
【００６０】
航空写真から地上のモザイク画像を形成する実施例を説明したが、航空写真は空中撮影による空撮画像の一例である。ヘリコプタ以外に、軽飛行機、衛星、又はラジコン飛行機等からの撮影により得られる空撮画像にも、本発明は、適用可能であり、モザイク画像生成装置２０は、上記した航空写真と同様の処理によりこれらの空撮画像からモザイク画像を形成できる。正射変換機能３８及び逆正射変換機能４０はいずれも、３次元空間上の一方の座標系から他方の座標系に座標を変換するものであり、単一の座標変換機能が、航空写真を地上座標系又はこれに準じた座標系のオルソ画像に変換する場合には、正射変換機能３８として機能し、逆に、オルソ画像を航空写真等に座標系に戻す場合には、逆正射変換機能４０として機能する。
【００６１】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１０：ヘリコプタ
１２：デジタルカメラ
１４：ＧＰＳ−ＩＭＵ装置
２０：モザイク画像生成装置
２２：ハードディスク
２４：高解像度航空写真データ
２６：低解像度航空写真データ
２８：外部標定要素
３０：内部標定要素
３２：低解像度の数値地形モデルデータ（ＤＥＭデータ）
３４：バス
３６：ＣＰＵ
３８：正射変換機能
４０：逆正射変換機能
４２：接合線探索機能
４４：モザイク合成機能
４６：色調補正係数決定機能
４８：色調補正機能
６０：修正機能
５２：解像度変換機能
５４：ＲＡＭ
５６：表示装置
５８：キーボード
６０：マウス
【図１】
2011002892.tif 000003
【図２】
2011002892.tif 000004
【図３】
2011002892.tif 000005
【図４】
2011002892.tif 000006
【図５】
2011002892.tif 000007