(57)【要約】【課題】本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち歪がある複写地図に含まれる誤った位置情報を抽出するとともに、複写地図の元となる地図（地図の原図）との較差を算出し、さらにその較差に応じて位置を補正することのできる地図補正方法、及び地図補正装置を提供することにある。【解決手段】本願発明の地図補正方法は、地図の原図に基づいて作られた歪のある紙地図を、この原図に合わせて補正する方法であり、紙地図読み取り工程と、座標系設定工程、照合工程、移動ベクトル算出工程、補正画像作成工程を備えた方法である。このうち移動ベクトル算出工程では照合工程により得られた結果に基づいて原図画像と複写画像との間に生じる移動ベクトルを求め、補正画像作成工程で移動ベクトルに基づいて歪を補正した補正画像を作成する。【選択図】図１
2015156166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙地図を基に作成される地図画像を、基準となる正地図に合わせて補正する方法において、
前記紙地図を画像読取手段で読み取り、コンピュータで処理可能な副地図画像を得る紙地図読み取り工程と、
コンピュータで処理可能な前記正地図の画像である正地図画像、及び前記副地図画像に、座標系を設定する座標系設定工程と、
前記正地図画像と前記副地図画像を用いて、パターンマッチングを行う照合工程と、
前記照合工程により得られた結果に基づいて、前記正地図画像と前記副地図画像との間に生じる移動ベクトルを求める移動ベクトル算出工程と、
前記移動ベクトル算出工程で得られる移動ベクトルに基づいて、前記副地図画像に記載された情報の位置を補正する位置補正工程と、を備えたことを特徴とする地図補正方法。
【請求項２】
紙地図を基に作成される地図画像を、基準となる正地図に合わせて補正する装置において、
前記紙地図を読み取り、コンピュータで処理可能な副地図画像を得る画像読取手段と、
コンピュータで処理可能な前記正地図の画像である正地図画像、及び前記副地図画像に、座標系を設定する座標系設定手段と、
前記正地図画像と前記副地図画像を用いて、パターンマッチングを行う照合手段と、
前記照合手段により得られた結果に基づいて、前記正地図画像と前記副地図画像との間に生じる移動ベクトルを求める移動ベクトル算出手段と、
前記移動ベクトル算出手段で得られる移動ベクトルに基づいて、前記副地図画像に記載された情報の位置を補正する位置補正手段と、を備えたことを特徴とする地図補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、紙地図をもとに作成された地図画像を、基準となる地図（以下、「正地図」という。）に合わせて補正する技術に関するものであり、より具体的には、正地図を基に作成される正地図画像と、紙地図を基に作成される副地図画像の間でパターンマッチングを行うことによって、地図画像上に記載された情報（以下、「地図情報」という。）の位置を補正することができる、地図補正方法と地図補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現地の調査結果を記録する場合や、訪れる予定地にあらかじめ印を付けておく場合など、紙製の地図（以下、「紙地図」という。）が好んで利用される。これは、インターネットが普及し、電子化された（コンピュータで利用可能な形式の）地図が多用される昨今でも変わることはない。
【０００３】
一方、地図を閲覧あるいは加工する場合、紙地図を利用することはあるものの、今では電子化された地図（以下、「電子化地図」という。）を利用する方が多い。スマートフォンなどの通信機器やｗｅｂＧＩＳ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：地理情報システム）の普及により、電子化地図が身近になったことがその理由として挙げられる。つまり、地図上に情報（地図情報）を記録するケースでは紙地図を利用し、地図情報を閲覧・加工するケースでは電子化地図を利用するのが、現在の主流といえる。そのため、紙地図上で記録した地図情報はいったん電子化地図上に入力し、そのうえでインターネットや限られたネットワークを通じて利用される機会が増えてきた。
【０００４】
例えば、紙地図の地図情報をＧＩＳ用としてデータ化するには、まず紙地図をスキャナーで読み取り、そのスキャン画像（地図画像）にＧＩＳの座標系を付与し、さらに地図上にある必要な地図情報ごとに座標を付与（いわゆるデジタイズ）する。このように座標が付与されることで、紙地図上の地図情報がＧＩＳでも利用可能となる。
【０００５】
ところで紙地図は、電子化地図と異なり、限られた紙面範囲に情報を記載しなければならないという制約がある。そのうえ地図という性質上、広い範囲の情報を対象とするのが常である。例えば、広範囲の情報を一枚の紙面に記載しようとすると、相当大きな用紙を用意することとなるが、これでは持ち運ぶ際や閲覧する際に極めて不便となる。実際には利用しやすいよう紙地図に工夫が施されており、代表的な例としては折畳み式の紙地図や製本された紙地図（例えば地図帳）が挙げられる。
【０００６】
現地調査の結果などは紙地図に記録されると説明したが、折畳み地図や製本地図に直接記録することは稀で、通常は複写機等（コピー機やスキャナー等）で複写した地図に記録する。折畳み地図や製本地図に地図情報を直接記録した場合も、その地図情報が含まれる部分（あるいは頁）をいったん複写もしくはスキャニングしたうえで利用するのが一般的である。ところが、複写（もしくはスキャニング）した地図はその過程において歪が生じてしまうことがある。図５は、製本地図Ｂを複写機Ｃｍで複写している状況を示す説明図である。この図に示すように、各頁を綴じる中央部を複写面に完全に接した状態とすることは難しく、この部分には歪が生じやすい。複製した地図Ｃｐ（以下、「複製地図Ｃｐ」という。）の歪を示すのが図６であり、（ａ）では複製地図Ｃｐの中央部に製本地図Ｂの画像が集中して複写された状況を表し、（ｂ）では製本地図Ｂの外形が長方形であるのに対して複製地図Ｃｐの外形が台形である状況を表している。
【０００７】
このように歪が生じた複写地図を用いてＧＩＳ用のデータに加工する場合、この複写地図をスキャニングし、さらに座標系を付与して紙地図に含まれる地図情報に座標を与えたとしても、当然ながらＧＩＳ上では意図する位置に表示されない。先の図６（ａ）では特に中央部で、図６（ｂ）では特に周辺部で、大きな位置ずれを起こしている。誤った位置の座標が付与された地図情報は、当然ながらＧＩＳ用のデータとして利用することはできないため、一つひとつ確認したうえで位置を補正することになる。この補正作業には多大な時間と労力を必要とするうえ、人の判断で補正することから精度にばらつきが生じることもあり、従来からこの補正作業を省略あるいは軽減する技術が望まれていた。
【０００８】
複写地図と電子化地図のように二つの地図に含まれた地物（地上に存在する種々の物）の較差（座標のずれ）を把握するため、画像を照合する技術を用いることが近年提案されている。特許文献１では、画像の照合（画像マッチング）を行うことによって、二時期における地形の移動量と移動方向を求める技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２６６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１は、二時期における地形の変化を把握するには好適な技術であるが複写地図を補正する技術について提案しているものではない。より詳しくは、特許文献１は二時期の計測結果は確からしい（許容すべき誤差範囲内にある）ことを前提にしたものであって、歪がある複写地図に誤った位置情報が含まれることを前提とし、本来位置が一致すべき２種類の地図情報の較差を補正する技術ではない。本願発明の課題は、上記問題を解決することであり、すなわち歪がある複写地図に含まれる誤った位置の地図情報を抽出するとともに、複写地図の元となる正地図との較差を算出し、さらにその較差に応じて地図情報の位置を補正することのできる地図補正方法、及び地図補正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明は、地図画像の補正を行うにあたり、元となる地図の画像と複写した地図の画像、つまり正副二つの地図に基づく地図画像を用意し、これら画像間でパターンマッチングを行うことで両者に共通する画像を把握するとともに、これにより座標の較差を求めるという点に着目したものであり、従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。
【００１２】
本願発明の地図補正方法は、紙地図を基に作成される地図画像を、基準となる正地図に合わせて補正する方法であり、紙地図読み取り工程と、座標系設定工程、照合工程、移動ベクトル算出工程、位置補正工程を備えた方法である。紙地図読み取り工程では、紙地図を画像読取手段で読み取り、コンピュータで処理可能な副地図画像を得る。また、座標系設定工程では、正地図画像（コンピュータで処理可能な正地図の画像）と副地図画像に座標系を設定する。照合工程では、正地図画像と副地図画像を用いてパターンマッチングを行い、移動ベクトル算出工程では、照合工程により得られた結果に基づいて正地図画像と副地図画像との間に生じる移動ベクトルを求める。そして位置補正工程では、移動ベクトルに基づいて副地図画像上に記載された情報（地図情報）の位置を補正する。
【００１３】
本願発明の地図補正装置は、紙地図を基に作成される地図画像を、基準となる正地図に合わせて補正する装置であり、画像読取手段と、座標系設定手段、照合手段、移動ベクトル算出手段、位置補正手段を備えたものである。画像読取手段は、紙地図を読み取り、コンピュータで処理可能な副地図画像を得るための手段である。また、座標系設定手段は、正地図画像（コンピュータで処理可能な正地図の画像）と副地図画像に座標系を設定するための手段である。照合手段は、正地図画像と副地図画像を用いてパターンマッチングを行うための手段で、移動ベクトル算出手段は、照合手段により得られた結果に基づいて正地図画像と副地図画像との間に生じる移動ベクトルを求めるための手段である。そして位置補正手段は、移動ベクトルに基づいて副地図画像上に記載された情報（地図情報）の位置を補正するための手段である。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明の地図補正方法、及び地図補正装置には、次のような効果がある。
（１）歪がある地図画像を、人の判断に委ねることなく自動的に補正することができるので、正確な位置の地図情報を効率的に得ることができる。
（２）基準となる正地図との位置整合を図るので、紙地図の地図情報からも正確なＧＩＳ用データを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願発明の主な処理の流れを示すフロー図。
【図２】（ａ）は検索窓領域を説明するモデル図、（ｂ）は被検索範囲を説明するモデル図。
【図３】照合領域と、検索窓領域に相当する領域との間に、位置の相違がある場合を示すモデル図。
【図４】副地図画像の画素ごとに移動ベクトルを表した出力図
【図５】製本地図を複写機で複写している状況を示す説明図。
【図６】（ａ）は中央部に画像が集中して複写されたため複製した地図に歪が生じた状況を表す説明図、（ｂ）は外形が長方形から台形に変形したため複製した地図に歪が生じた状況を表す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願発明の地図補正方法、及び地図補正装置の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。
【００１７】
はじめに、本願発明の概要について説明する。本願発明は、基準となる地図（以下、「正地図」という。）と、紙地図を基に作成された画像である「地図画像」を照らし合わせ、歪ある地図画像を正地図に合わせて補正するものである。より詳しくは、正地図から得られる地図画像と、紙地図を基に作成された地図画像の間でパターンマッチングを行い、両画像間に共通する画像（パターン）の位置較差を求めることで、紙地図の地図情報の位置を補正するものである。なお、便宜上ここでは、正地図から得られる地図画像を「正地図画像」、紙地図を基に作成された地図画像を「副地図画像」として区別する。
【００１８】
通常、地図の原図は、実際の計測結果に基づき、しかも種々の規程に従って作成されるため、高い位置精度を有している。地図帳や大判地図といった「紙地図」は、このような地図の原図を基に作成されるが、その作成過程によっては紙地図に歪が生ずることがある。したがって、紙地図に含まれる地図情報をＧＩＳ用のデータに加工すべく、紙地図をスキャニングしても、当然ながらその結果得られた地図画像には歪がある。本願発明ではこの場合、地図の原図を基にした「正地図画像」を用意し、紙地図をスキャニングした「副地図画像」とパターンマッチングを行い、「副地図画像」を補正するわけである。
【００１９】
また記述のとおり、紙地図を複写して利用するケースは多いが、紙地図が正確であったとしてもこれを紙に複写した「複写地図」には局所的あるいは全体的に歪が生じてしまう。この場合は、紙地図を基にした「正地図画像」を用意し、複写地図をスキャニングした「副地図画像」とパターンマッチングを行って「副地図画像」を補正する。
【００２０】
以下、図１を参照しながら本願発明を構成する主要な要素について詳述する。なお図１は、本願発明の主な処理の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する行為（工程、処理、手段）を示し、左列にはその行為に必要な入力情報を、右列にはその行為から生まれる出力情報を示している。
【００２１】
（正地図画像と副地図画像）
記述のとおり、基準となる正地図から得られるのが「正地図画像」であり、紙地図を基に作成されたものが「副地図画像」である。正地図画像は、例えば実際の計測結果に基づいて作成された「地図の原図」から得ることができる。地図の原図が電子化地図の場合、これがベクター形式であればラスター形式に変換して正地図画像を作成するが、ラスター形式であればそのまま正地図画像とする。一方、地図の原図が紙地図の場合は、これをスキャニングすることによって正地図画像を作成する。もちろん地図の原図に限らず、正確な紙地図を適切に（歪なく）スキャニングして得られた地図画像も正地図画像として利用することができる。なお正地図画像は、本願発明のためスキャニング等により新たに作成しても良いが、既存の正地図画像がある場合は当然ながらこれを用いることができる。
【００２２】
副地図画像は、図１に示すように、画像読取手段（スキャナー）で紙地図を読み取る（スキャニングする）ことによって得られる（Ｓｔｅｐ１０）。この場合、正地図にはない地図情報（例えば、現地調査の結果など）が記録された紙地図を、副地図画像用として利用することができる。具体的には、製本地図や大判地図を複写したものに地図情報を記載した紙地図や、製本地図や大判地図に直接地図情報を記入した紙地図を、スキャニングすることによって副地図画像は得られる。
【００２３】
（座標系の設定）
正地図画像と副地図画像が得られると、両者に共通する平面座標系を設定する（Ｓｔｅｐ２０）。この場合、正地図の基礎となる計測に用いた測地座標系をそのまま利用することもできるし、もちろん当該地図画像に限定した任意座標系とすることもできる。なお、正地図画像と副地図画像に「共通する平面座標系」と説明したが、原点位置や座標軸（ｘ軸やｙ軸）方向を厳密に一致させる必要はない。後に説明するように、正地図画像と副地図画像でパターンマッチングを行うことにより移動ベクトルが求められ、この結果、原点位置や座標軸方向の相違（ずれ）を把握することができ、この時点で一方の（通常は副地図画像の）座標系を修正することができるからである。
【００２４】
（両画像の照合）
平面座標系が設定できると、つぎに正地図画像と副地図画像を照合する（Ｓｔｅｐ３０）。両画像の照合は、一方の画像を検索画像、他方の画像を被検索画像とし、さらに検索画像から部分的な領域を抽出して被検索画像の中から一致する画像を探索する。なおここでは、副地図画像が検索画像、正地図画像が被検索画像の例で説明する。
【００２５】
はじめに、副地図画像（検索画像）の範囲内に複数（ｎ個）の「検索窓領域」を設定する（Ｓｔｅｐ３１）。図２は、検索窓領域と「被検索範囲」を説明する図であり、このうち図２（ａ）が検索窓領域を説明するモデル図である。この図に示すように検索窓領域は、多数の画素で構成される副地図画像を複数（ｎ個）に分割して得られる部分的領域であり、通常は複数の画素により設定される。
【００２６】
複数（ｎ個）の検索窓領域のうち任意の一つを指定し（Ｓｔｅｐ３２）、これをもって正地図画像（被検索画像）内を走査し、一致する領域を抽出する。なお画像の一致は、完全に一致する場合に限らず、閾値を求めるなどして一致していると認められる場合も含めることができる。検索窓領域で正地図画像内を走査するに当たっては、正地図画像すべてを対象として走査することもできるし、正地図画像のうち所定の範囲（以下、「被検索範囲」という。）のみを対象として走査することもできる。図２（ｂ）は、被検索範囲を説明するモデル図である。この図に示すように被検索範囲は、多数の画素で構成される正地図画像の中から検索窓領域に相当する領域（平面座標系上で一致する領域）を抽出し、さらにその領域周辺に所定幅（バッファ）だけ拡張した領域によって設定することができる（Ｓｔｅｐ３３）。この被検索範囲のみを走査することで、効率的にマッチング処理を行うことができるわけである。
【００２７】
パターンマッチグを行い、被検索範囲のうち検索窓領域と一致する（あるいは最も一致する）領域を「照合領域」として抽出する（Ｓｔｅｐ３４）。そして、この照合領域と、正地図画像のうち検索窓領域に相当する領域（平面座標系上で一致する領域）を照らし合わせ、図３に示すように位置の相違（ずれ）がある場合は、その移動方向と移動量を「移動ベクトル」として算出する（Ｓｔｅｐ４０）。
【００２８】
画像の照合（Ｓｔｅｐ３０）〜移動ベクトル算出（Ｓｔｅｐ４０）を、検索窓領域の数（ｎ個）だけ繰り返し行い、副地図画像を構成するそれぞれの画素に対して移動ベクトルを付与する。図４は、副地図画像の画素ごとに移動ベクトルを表した出力図である。このとき、検索窓領域が複数の画素からなる場合は、検索窓領域について求められた移動ベクトルを、当該検索窓領域内を構成するすべての画素に付与することができる。
【００２９】
（補正地図画像）
移動ベクトルは、副地図画像の歪に起因して生じたものと考えられ、スキャニング等の際に歪んだ結果、その歪ある部分が本来あるべき位置からずれた方向と距離が、すなわち移動ベクトルと考えられる。したがって、例えば紙地図に含まれる地図情報をＧＩＳ用データとする場合、副地図画像上で示される地図情報の座標を、移動ベクトルに応じて補正すれば、つまり移動ベクトル方向に等距離だけ移動させれば、正確な位置をもつ地図情報のＧＩＳ用データが得られる（Ｓｔｅｐ５０）。また、副地図画像を構成するそれぞれの画素を、移動ベクトルに応じて補正すれば、位置補正された副地図画像（以下、「補正地図画像」という。）が得られる（Ｓｔｅｐ６０）。なお副地図画像のうち、歪みなく適切に画像化された画素に関しても移動ベクトルが算出されることがあるが、これは座標系を設定（Ｓｔｅｐ２０）したときに生じた正地図画像と副地図画像にける原点位置や座標軸方向の相違（ずれ）である。この場合、一方の（通常は副地図画像の）座標系を修正した後に補正地図画像を作成することもできるし、座標系のずれを含んだものが移動ベクトルと捉え、座標系を修正することなく移動ベクトルそのまま全画素について補正することもできる。
【００３０】
（情報の転記）
記述のとおり、副地図画像には正地図画像にない地図情報が記載されていることがある。この地図情報が有益なものであれば、正地図に反映させることで利用の幅が広がり、さらにこの地図情報をベクトルデータとすればＧＩＳ等で活用でき極めて好適となる。この場合、位置ずれが解消された補正地図画像と、正地図画像を重ねた上で、副地図画像の情報を正地図画像に転記（トレス）することもできる。また、転記作業を容易にするため、どちらか一方の画像を透明または半透明にすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本願発明の地図補正方法、及び地図補正装置は、複写地図に記載した地図情報を正しい位置に補正した上でＧＩＳ用のデータに加工することができるので、現地調査を紙地図に記録する場合、机上の検討結果を紙地図に記載する場合、地図の更新情報を紙地図に示す場合など様々な場面で利用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
Ｂ      製本地図
Ｃｍ    複写機
Ｃｐ    複製地図
【図１】
2015156166.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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