(57)【要約】【課題】地上からの撮影画像に基づいて容易に写真地図を生成可能な写真地図作成方法を提供する。【解決手段】写真地図作成方法は、固定カメラにより撮影された対象領域の撮影画像を取得するステップと、固定カメラのレンズ歪み係数を用いて撮影画像を補正して補正画像を取得するステップと、補正画像の正射投影変換係数を取得するステップと、正射投影変換係数を用いて補正画像の正射投影変換処理を行って写真地図を作成するステップとを備える。正射投影変換係数を取得するステップは、数値地形モデル及び固定カメラの設置位置に基づいて、対象領域の座標データを含むシミュレーション画像を作成するステップと、補正画像とシミュレーション画像とが重なるように幾何補正を行って幾何補正変換係数を取得するステップと、座標データと幾何補正変換係数とに基づいて正射投影変換係数を取得するステップとを含む。【選択図】図２
2015143803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に固定された第１の固定カメラにより撮影された対象領域の第１の撮影画像を取得する第１の撮影画像取得ステップと、
前記第１の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて前記第１の撮影画像を補正することにより、前記対象領域の第１の補正画像を取得する第１の補正画像取得ステップと、
前記第１の補正画像の第１の正射投影変換係数を取得する第１の正射投影変換係数取得ステップと、
前記第１の正射投影変換係数を用いて前記第１の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、前記対象領域の第１の写真地図を作成する第１の写真地図作成ステップと、
を備え、
前記第１の正射投影変換係数取得ステップは、
前記対象領域の数値地形モデル及び前記第１の固定カメラの設置位置に基づいて、前記対象領域の第１の座標データを含む第１のシミュレーション画像を作成する第１のステップと、
前記第１の補正画像と前記第１のシミュレーション画像とが重なるように幾何補正を行うことにより、前記第１の補正画像の第１の幾何補正変換係数を取得する第２のステップと、
前記第１の座標データと前記第１の幾何補正変換係数とに基づいて前記第１の正射投影変換係数を取得する第３のステップと、を含む、
ことを特徴とする写真地図作成方法。
【請求項２】
前記第１の撮影画像の撮影時間と異なる時間において前記第１の固定カメラにより撮影された前記対象領域の第２の撮影画像を取得する第２の撮影画像取得ステップと、
前記第１の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて前記第２の撮影画像を補正することにより、前記対象領域の第２の補正画像を取得する第２の補正画像取得ステップと、
前記第１の正射投影変換係数を用いて、前記第２の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、前記対象領域の第２の写真地図を作成する第２の写真地図作成ステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の写真地図作成方法。
【請求項３】
前記第１の固定カメラと異なる位置において地上に固定された第２の固定カメラにより前記第１の撮影画像の撮影時間と同じ時間において撮影された前記対象領域の第３の撮影画像を取得する第３の撮影画像取得ステップと、
前記第２の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて前記第３の撮影画像を補正することにより、前記対象領域の第３の補正画像を取得する第３の補正画像取得ステップと、
前記第３の補正画像の第２の正射投影変換係数を取得する第２の正射投影変換係数取得ステップと、
前記第２の正射投影変換係数を用いて前記第３の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、前記対象領域の第３の写真地図を作成する第３の写真地図作成ステップと、
前記第１の写真地図と前記第３の写真地図とを接合する第１の接合ステップと、
をさらに備え、
前記第２の正射投影変換係数取得ステップは、
前記対象領域の数値地形モデル及び前記第２の固定カメラの設置位置に基づいて、前記対象領域の第２の座標データを含む第２のシミュレーション画像を作成する第４のステップと、
前記第３の補正画像と前記第２のシミュレーション画像とが重なるように幾何補正を行うことにより、前記第３の補正画像の第２の幾何補正変換係数を取得する第５のステップと、
前記第２の座標データと前記第２の幾何補正変換係数とに基づいて前記第２の正射投影変換係数を取得する第６のステップと、を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の写真地図作成方法。
【請求項４】
前記第２の撮影画像の撮影時間と同じ時間において前記第２の固定カメラにより撮影された前記対象領域の第４の撮影画像を取得する第４の撮影画像取得ステップと、
前記第２の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて前記第４の撮影画像を補正することにより、前記対象領域の第４の補正画像を取得する第４の補正画像取得ステップと、
前記第２の正射投影変換係数を用いて、前記第４の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、前記対象領域の第４の写真地図を作成する第４の写真地図作成ステップと、
前記第２の写真地図と前記第４の写真地図とを接合する第２の接合ステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の写真地図作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、写真地図作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、地図情報生成装置が記載されている。この地図情報生成装置は、航空機の飛行に伴って地図作成対象領域を上空から撮影して撮影画像を得ると共に、その撮影画像を中心投影から正射投影に変換調整して航空オルソ画像を生成する。また、この地図情報生成装置は、車両の走行に伴って地図作成対象領域を地上から撮影して撮影画像を得ると共に、その撮影画像を中心投影から正射投影に変換調整して地上オルソ画像を生成する。そして、この地図情報生成装置は、それらの航空オルソ画像及び地上オルソ画像のマッチングを行うことにより、地図情報を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７１４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に、対象領域の地上からの撮影画像に対して正射投影変換を適切に施すことは、対象領域の上空からの撮影画像に対して正射投影変換を施す場合と比較して困難である。したがって、上述した地図方法生成装置においても、地上オルソ画像を用いて地図情報を生成することは容易ではないと考えられる。
【０００５】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、地上からの撮影画像に基づいて容易に写真地図を生成可能な写真地図作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る写真地図作成方法は、地上に固定された第１の固定カメラにより撮影された対象領域の第１の撮影画像を取得する第１の撮影画像取得ステップと、第１の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて第１の撮影画像を補正することにより、対象領域の第１の補正画像を取得する第１の補正画像取得ステップと、第１の補正画像の第１の正射投影変換係数を取得する第１の正射投影変換係数取得ステップと、第１の正射投影変換係数を用いて第１の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、対象領域の第１の写真地図を作成する第１の写真地図作成ステップと、を備え、第１の正射投影変換係数取得ステップは、対象領域の数値地形モデル及び第１の固定カメラの設置位置に基づいて、対象領域の第１の座標データを含む第１のシミュレーション画像を作成する第１のステップと、第１の補正画像と第１のシミュレーション画像とが重なるように幾何補正を行うことにより、第１の補正画像の第１の幾何補正変換係数を取得する第２のステップと、第１の座標データと第１の幾何補正変換係数とに基づいて第１の正射投影変換係数を取得する第３のステップと、を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
この写真地図作成方法においては、まず、第１の固定カメラにより撮影された対象領域の地上からの第１の撮影画像を取得する。続いて、その第１の撮影画像を、第１の固定カメラのレンズ歪み係数により補正して第１の補正画像を取得する。続いて、その第１の補正画像に対する第１の正射投影変換係数を取得する。ここで、第１の正射投影変換係数を取得する際には、まず、対象領域の数値地形モデルに基づいて、対象領域の第１のシミュレーション画像を作成する。このシミュレーション画像は、対象領域の第１の座標データを含む。続いて、先に取得された第１の補正画像と、この第１のシミュレーション画像とが重なるように幾何補正を行い、第１の幾何補正変換係数を取得する。そして、第１のシミュレーション画像に含まれる第１の座標データと、この第１の幾何補正変換係数とに基づいて、第１の正射投影変換係数を取得する。その後、この第１の正射投影変換係数を用いて第１の補正画像を正射投影変換する。これにより、第１の写真地図が得られる。
【０００８】
このように、この写真地図作成方法においては、対象領域の数値地形モデルから第１のシミュレーション画像を作成すると共に、その第１のシミュレーション画像と第１の補正画像とを用いて第１の補正画像の第１の幾何補正変換係数を取得する。このため、そのようにして得られる第１の幾何補正変換係数と第１の座標データとに基づいて、第１の正射投影変換係数を容易に取得することができる。よって、その第１の正射投影変換係数を第１の補正画像の変換に用いれば、容易に写真地図を生成可能である。
【０００９】
本発明に係る写真地図作成方法は、第１の撮影画像の撮影時間と異なる時間において第１の固定カメラにより撮影された対象領域の第２の撮影画像を取得する第２の撮影画像取得ステップと、第１の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて第２の撮影画像を補正することにより、対象領域の第２の補正画像を取得する第２の補正画像取得ステップと、第１の正射投影変換係数を用いて、第２の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、対象領域の第２の写真地図を作成する第２の写真地図作成ステップと、をさらに備えてもよい。
【００１０】
この場合、地上に固定された第１の固定カメラによって互いに異なる時間に撮影された複数の撮影画像（第１及び第２の撮影画像）に基づいて、複数の写真地図（第１及び第２の写真地図）を得ることができる。このため、その複数の写真地図を用いて、対象領域の時間変化を観測（計測）することが可能となる。また、この場合には、複数の写真地図を作成する際に、共通して第１の正射投影変換係数を用いることができる。つまり、複数の写真地図を短時間に作成可能である。よって、時間的に高密度な複数の写真地図を作成することが可能となる。なお、この場合には、例えば航空機等を複数回にわたって対象領域の上空を飛行させ、互いに時間の異なる複数の写真地図を作成する場合と比較し、低コスト化を図ることもできる。
【００１１】
本発明に係る写真地図作成方法は、第１の固定カメラと異なる位置において地上に固定された第２の固定カメラにより第１の撮影画像の撮影時間と同じ時間において撮影された対象領域の第３の撮影画像を取得する第３の撮影画像取得ステップと、第２の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて第３の撮影画像を補正することにより、対象領域の第３の補正画像を取得する第３の補正画像取得ステップと、第３の補正画像の第２の正射投影変換係数を取得する第２の正射投影変換係数取得ステップと、第２の正射投影変換係数を用いて第３の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、対象領域の第３の写真地図を作成する第３の写真地図作成ステップと、第１の写真地図と第３の写真地図とを接合する第１の接合ステップと、をさらに備え、第２の正射投影変換係数取得ステップは、対象領域の数値地形モデル及び第２の固定カメラの設置位置に基づいて、対象領域の第２の座標データを含む第２のシミュレーション画像を作成する第４のステップと、第３の補正画像と第２のシミュレーション画像とが重なるように幾何補正を行うことにより、第３の補正画像の第２の幾何補正変換係数を取得する第５のステップと、第２の座標データと第２の幾何補正変換係数とに基づいて第２の正射投影変換係数を取得する第６のステップと、を含んでもよい。
【００１２】
この場合、互いに位置の異なる複数の固定カメラ（第１及び第２の固定カメラ）により撮影された複数の撮影画像（第１及び第３の撮影画像）に基づいて、互いに異なる視点からの対象領域の複数の写真地図（第１及び第３の写真地図）を得ることができる。したがって、それらの複数の写真地図を接合すれば、広範囲にわたる対象領域の写真地図、或いは、隠蔽部分の少ない対象領域の写真地図を得ることができる。
【００１３】
本発明に係る写真地図作成方法は、第２の撮影画像の撮影時間と同じ時間において第２の固定カメラにより撮影された対象領域の第４の撮影画像を取得する第４の撮影画像取得ステップと、第２の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて第４の撮影画像を補正することにより、対象領域の第４の補正画像を取得する第４の補正画像取得ステップと、第２の正射投影変換係数を用いて、第４の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、対象領域の第４の写真地図を作成する第４の写真地図作成ステップと、第２の写真地図と第４の写真地図とを接合する第２の接合ステップと、をさらに備えてもよい。
【００１４】
この場合、時間的に異なる複数の接合後の写真地図を得ることができる。したがって、広範囲にわたって、或いは、隠蔽部分の少ない状態において、対象領域の時間変化を観測（計測）することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、地上からの撮影画像に基づいて容易に写真地図を生成可能な写真地図作成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る写真地図作成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る写真地図作成方法の主なステップを示すフローチャートである。
【図３】撮影画像の一例を示す写真である。
【図４】補正画像の一例を示す写真である。
【図５】正射投影変換係数を取得するステップの詳細を示すフローチャートである。
【図６】シミュレーション画像の一例を示す画像である。
【図７】写真地図の一例を示す図である。
【図８】対象領域の近傍を示す平面図である。
【図９】写真地図が作成される様子の一例を示す図である。
【図１０】写真地図が作成される様子の一例を示す図である。
【図１１】写真地図が作成される様子の一例を示す図である。
【図１２】写真地図を接合した状態の一例を示す図である。
【図１３】写真地図を接合した状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る写真地図作成方法の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において、互いに同一の要素同士、或いは互いに相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る写真地図作成装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る写真地図作成方法は、図１に示される写真地図作成装置１において主に実施される。図１に示されるように、写真地図作成装置１は、撮影画像取得部１０、補正画像取得部２０、正射投影変換係数取得部３０、及び写真地図作成部４０を備えている。
【００１９】
撮影画像取得部１０は、地上に固定された固定カメラにより撮影された対象領域の撮影画像を取得する。ここで、固定カメラは、地上の所定の位置に固定されている。固定カメラは、地面に直接固定されている場合もあるし、所定の構造物（カメラ設置用の構造物や通常の建物等を含む）を介して地面に固定されている場合もある。また、固定カメラは、ビデオカメラでもよいしスチールカメラでもよい。
【００２０】
一例として、固定カメラは、災害カメラや環境監視カメラ等である。また、対象領域は、山岳、河川、市街地、及び港湾等の地上における任意の領域である。固定カメラは、地上に固定された状態において、対象領域を撮影可能なように、対象領域に向けて設置されている。撮影画像取得部１０は、例えば、固定カメラにより撮影された対象領域の撮影画像を固定カメラから受信して収録（記録）する。したがって、固定カメラ及び写真地図作成装置１（撮影画像取得部１０）は、撮影画像を送受信するために通信ネットワークにより結合されていてもよい。
【００２１】
なお、後述するように、撮影画像取得部１０は、互いに異なる位置において地上に固定された複数の固定カメラにより撮影された複数の撮影画像を取得する場合がある。また、撮影画像取得部１０は、一つの固定カメラによって互いに異なる時間に撮影された複数の撮影画像を取得する場合もある。
【００２２】
補正画像取得部２０は、固定カメラのレンズ歪み係数を用いて、撮影画像取得部１０により取得された撮影画像を補正する。これにより、補正画像取得部２０は、対象領域の補正画像を取得する。レンズ歪み係数は、固定カメラに固有のものである。したがって、補正画像取得部２０においては、互いに異なる固定カメラにより撮影された撮影画像に対しては、それぞれの固定カメラに固有のレンズ歪み係数が用いられる。
【００２３】
正射投影変換係数取得部３０は、補正画像取得部２０により取得された補正画像の正射投影変換係数を取得する。正射投影変換係数の取得方法については、後に詳述する。なお、補正画像取得部２０により複数の補正画像が取得られた場合には、それぞれの補正画像に対して（対応する固定カメラごとに）正射投影変換係数を取得する。
【００２４】
写真地図作成部４０は、正射投影変換係数取得部３０により取得された正射投影変換係数を用いて、補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、補正画像から写真地図を作成する。なお、写真地図作成部４０は、後述するように、複数の固定カメラによって撮影された複数の撮影画像から複数の補正画像が得られている場合には、それらの補正画像から得られる複数の写真地図を互いに接合し（モザイク処理を施し）、例えば１つの写真地図を作成することができる。
【００２５】
以上の写真地図作成装置１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を含むコンピュータを主体として構成される。写真地図作成装置１の各部の機能（及び後述する写真地図作成方法）は、例えば、そのコンピュータにおいて所定のプログラムを実行することによって実現することができる。
［写真地図作成方法の第１の実施形態］
【００２６】
引き続いて、写真地図作成方法の第１の実施形態について説明する。ここでは、１つの固定カメラにより撮影された１つの撮影画像から１つの写真地図を作成する場合について例示的に説明する。図２は、本実施形態に係る写真地図作成方法の主なステップを示すフローチャートである。図２に示されるように、この写真地図作成方法においては、まず、撮影画像取得部１０が撮影画像を取得する（ステップＳ１０１：第１の撮影画像取得ステップ）。
【００２７】
より具体的には、上述したように地上に固定された固定カメラ（以下、「第１の固定カメラ」という）により撮影された対象領域の撮影画像（以下、「第１の撮影画像」という）を、第１の固定カメラから取得する。図３は、撮影画像の一例を示す写真である。図３の第１の撮影画像Ｐ１に示されるように、ここでは、対象領域は山岳であり、第１の固定カメラは山岳に臨むように設置されている。なお、第１の固定カメラの設置位置（例えば位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）及び角度（ω，φ，κ））に関する情報、及び、第１の固定カメラのレンズ歪み係数等に関する情報は予め取得されている。
【００２８】
続いて、図２に示されるように、補正画像取得部２０が、第１の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて、ステップＳ１０１において取得された第１の撮影画像を補正することにより、対象領域の補正画像（以下、「第１の補正画像」という）を取得する（ステップＳ１０２：第１の補正画像取得ステップ）。図４は、補正画像の一例を示す写真である。図４に示されるように、第１の固定カメラのレンズ歪み係数を用いた補正により、中心投影画像とされた第１の補正画像Ｍ１が得られる。
【００２９】
続いて、図２に示されるように、正射投影変換係数取得部３０が、ステップＳ１０２により取得された第１の補正画像の正射投影変換係数（以下、「第１の正射投影変換係数」という）を取得する（ステップＳ１０３：第１の正射投影変換係数取得ステップ）。このステップについてより詳細に説明する。図５は、正射投影変換係数を取得するステップの詳細を示すフローチャートである。
【００３０】
図５に示されるように、ここでは、まず、正射投影変換係数取得部３０に対して、第１の固定カメラのカメラ位置情報が入力される（ステップＳ２０１）。カメラ位置情報は、例えば、第１の固定カメラの設置位置（例えば位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）及び角度（ω，φ，κ））に関する情報を含む。
【００３１】
続いて、正射投影変換係数取得部３０に対して、対象領域の数値地形モデルが入力される（ステップＳ２０２）。数値地形モデルは、例えばＤＥＭ（Digital  Elevation  Model）等であり、例えば国土地理院より提供されるメッシュ標高データ等を用いることができる。数値地形モデル（メッシュ標高データ）は、全国の地図を一辺１０ｍ程度の正方形の領域に細かく区分した上で、各領域の中心の標高がそれぞれ記憶されたものである。
【００３２】
続いて、正射投影変換係数取得部３０が、シミュレーション画像（以下、「第１のシミュレーション画像」という）を取得する（ステップＳ２０３：第１のステップ）。より具体的には、対象領域の数値地形モデル及び第１の固定カメラの設置位置に基づいて、対象領域の座標データ（以下、「第１の座標データ」という）を含む第１のシミュレーション画像を生成する（景観シミュレーションを行う）。
【００３３】
上述したように、ここでは、第１の固定カメラの設置位置を用いて、対象領域における第１の固定カメラの第１の撮影画像に相当するエリアのシミュレーション画像として第１のシミュレーション画像が作成される。図６は、シミュレーション画像の一例を示す画像である。図６に示される第１のシミュレーション画像Ｓ１においては、２次元の画像面内（紙面内）の各点に対して標高等を含む座標が設定される。
【００３４】
続いて、図５に示されるように、正射投影変換係数取得部３０が、ステップＳ１０２において取得された第１の補正画像の幾何補正変換係数（以下、「第１の幾何補正変換係数」という）を取得する（ステップＳ２０４：第２のステップ）。より具体的には、ここでは、第１の補正画像と第１のシミュレーション画像とが重なるように幾何補正を行うことにより、第１の補正画像の第１の幾何補正変換係数を取得する。換言すれば、ここでは、第１の補正画像及び第１のシミュレーション画像の複数の対応点を取得すると共に、取得された複数の対応点を基にして多項式モデル近似により幾何補正変換係数を取得する。
【００３５】
続いて、正射投影変換係数取得部３０が、第１のシミュレーション画像に含まれる（第１のシミュレーション画像に設定された）第１の座標データと、第１の幾何補正変換係数とに基づいて第１の正射投影変換係数を取得する（ステップＳ２０５：第３のステップ）。より具体的には、ステップＳ２０４において取得された第１の幾何補正変換係数と第１のシミュレーション画像の第１の座標データとを結びつけたものを第１の正射投影変換係数とする。
【００３６】
そして、図２に示されるように、得られた第１の正射投影変換係数を用いて第１の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、対象領域の写真地図（以下、「第１の写真地図」という）を作成する（ステップＳ１０４：第１の写真地図作成ステップ）。図７は、写真地図の一例を示す図である。図７に示されるように、以上のように作成された第１の写真地図Ａ１は、正射投影された画像であるので、この第１の写真地図Ａ１を基にして対象領域の所定箇所の面積等の計測が可能となる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態に係る写真地図作成方法においては、まず、第１の固定カメラにより撮影された対象領域の地上からの第１の撮影画像を取得する（例えばステップＳ１０１）。続いて、その第１の撮影画像を、第１の固定カメラのレンズ歪み係数により補正して第１の補正画像を取得する（例えばステップＳ１０２）。続いて、その第１の補正画像に対する第１の正射投影変換係数を取得する（例えばステップＳ１０３）。
【００３８】
ここで、第１の正射投影変換係数を取得する際には、まず、対象領域の数値地形モデルに基づいて、対象領域の第１のシミュレーション画像を生成する（例えばステップＳ２０３）。この第１のシミュレーション画像は、対象領域の第１の座標データを含む。続いて、先に取得された第１の補正画像と、この第１のシミュレーション画像とが重なるように幾何補正を行い、第１の幾何補正変換係数を取得する（例えばステップＳ２０４）。
【００３９】
そして、第１のシミュレーション画像の第１の座標データと、この第１の幾何補正変換係数とに基づいて、第１の正射投影変換係数を取得する（例えばステップＳ２０５）。その後、この第１の正射投影変換係数を用いて第１の補正画像を正射投影変換する（例えばステップＳ１０４）。これにより、第１の写真地図が得られる。
【００４０】
このように、本実施形態に係る写真地図作成方法においては、対象領域の数値地形モデルから第１のシミュレーション画像を作成すると共に、その第１のシミュレーション画像と第１の補正画像とを用いて第１の幾何補正変換係数を取得する。このため、そのようにして得られる第１の幾何補正変換係数と第１の座標データとを結びつけることにより、第１の正射投影変換係数を容易に取得することができる。よって、その第１の正射投影変換係数を第１の補正画像の変換に用いれば、容易に第１の写真地図を生成可能である。
［写真地図作成方法の第２の実施形態］
【００４１】
引き続いて、写真地図作成方法の第２の実施形態について説明する。ここでは、同一の固定カメラ（第１の固定カメラ）により互いに異なる時刻において撮影された複数の撮影画像から、複数の写真地図を作成する場合について説明する。
【００４２】
本実施形態に係る写真地図作成方法は、上記第１の実施形態に係る写真地図作成方法の一連のステップを含むが、重複する説明は省略する。本実施形態に係る写真地図作成方法においては、撮影画像取得部１０が、第１の撮影画像の撮影時間と異なる時間において第１の固定カメラにより撮影された別の撮影画像（以下、「第２の撮影画像」という）をさらに取得する（例えばステップＳ１０１：第２の撮影画像取得ステップ）。このステップは、上記第１の撮影画像取得ステップと同時に（或いは上記第１の撮影画像取得ステップに続けて）行ってもよいし、別途行ってもよい。
【００４３】
続いて、補正画像取得部２０が、第１の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて第２の撮影画像を補正することにより、対象領域の別の補正画像（以下、「第２の補正画像」という）をさらに取得する（例えばステップＳ１０２：第２の補正画像取得ステップ）。このステップは、上記第１の補正画像取得ステップと同時に（或いは上記第１の補正画像取得ステップに続けて）行ってもよいし、別途行ってもよい。また、このステップにおいては、第２の撮影画像が第１の撮影画像と同一の固定カメラにより撮影されたものであるので、同一のレンズ歪み係数を用いることができる。
【００４４】
続いて、第１の正射投影変換係数を用いて、第２の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、別の写真地図（以下、「第２の写真地図」という）を作成する（例えばステップＳ１０４：第２の写真地図作成ステップ）。このステップは、上記第１の写真地図作成ステップと同時に（或いは上記第１の写真地図作成ステップに続けて）行ってもよいし、別途行ってもよい。
【００４５】
ただし、第２の写真地図を作成する際の第１の正射投影変換係数は、第１の写真地図を作成する際のものと同一のものを用いることができる。このため、第１の正射投影変換係数が予め取得されている場合には、第２の写真地図の作成に際して改めて第１の正射投影変換係数を取得する必要はない。つまり、第１の正射投影変換係数が既に求められている場合には（すなわち、第１の正射投影変換係数取得ステップの後であれば）、第２の撮影画像に対して、第２の補正画像取得ステップ及び第２の写真地図作成ステップのみを行えばよい。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る写真地図作成方法においては、第１の固定カメラにより互いに異なる時間に撮影された複数の撮影画像（例えば第１及び第２の撮影画像）に基づいて、複数の写真地図（例えば第１及び第２の写真地図）を得ることができる。このため、その複数の写真地図を比較することにより、対象領域の時間変化を観測（計測）可能である。より具体的には、例えば、対象領域が山岳である場合には、その山岳における雪が積もった箇所の面積の時間変化を計測することにより、融雪（積雪）状況を観測することが可能となる。同様に、対象領域を適宜設定することにより、河川等における土砂の流出状況等を観測することも可能となる。
【００４７】
また、本実施形態に係る写真地図作成方法においては、複数の写真地図を作成する際に、複数の補正画像（例えば第１及び第２の補正画像）に対して共通して第１の正射投影変換係数を用いることができる。つまり、複数の写真地図を短時間に作成可能である。よって、時間的に高密度な複数の写真地図を作成することが可能となる。これにより、対象領域のリアルタイムな観測が可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、一例として、１つの固定カメラから２つの撮影画像を取得する場合について説明したが、本実施形態に係る写真地図作成方法は、１つの固定カメラから３つ以上の任意の数の撮影画像を取得し、その撮影画像から写真地図を作成する場合に適用することができる。
［写真地図作成方法の第３の実施形態］
【００４９】
引き続いて、写真地図作成方法の第３の実施形態について説明する。ここでは、互いに異なる位置において地上に固定された複数の固定カメラにより撮影された対象領域の複数の画像から複数の写真地図を作成し、それらの複数の写真地図を接合して単一の写真地図を作成する場合について説明する。
【００５０】
本実施形態に係る写真地図作成方法は、上記第１又は第２の実施形態に係る写真地図作成方法の一連のステップを含むが、重複する説明は省略する。以下、一例として、上述した第１の固定カメラとは別の固定カメラ（以下、「第２の固定カメラ」という）を用いる場合について説明する。第２の固定カメラは、第１の固定カメラと異なる位置において地上に固定されている。第２の固定カメラは、例えば、第１の固定カメラと異なる方向から対象領域に臨むように設置されている。
【００５１】
本実施形態に係る写真地図作成方法においては、第１及び第２の固定カメラのそれぞれに対して、上述したステップＳ１０１〜１０４を実施することにより、第１の写真地図及び別の写真地図（以下「第３の写真地図」という）を作成する。第１の写真地図の作成は、上記第１の実施形態に示される通りである。第３の写真地図を作成する際には、まず、撮影画像取得部１０が、第２の固定カメラにより第１の撮影画像の撮影時間と同じ時間において撮影された対象領域の別の撮影画像（以下、「第３の撮影画像」という）を取得する（ステップＳ１０１：第３の撮影画像取得ステップ）。
【００５２】
続いて、補正画像取得部２０が、第２の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて第３の撮影画像を補正することにより、対象領域の別の補正画像（以下、「第３の補正画像」という）を取得する（ステップＳ１０２：第３の補正画像取得ステップ）。ここでは、第２の固定カメラに固有のレンズ歪み係数を用いることによって、第３の補正画像を取得することができる。
【００５３】
続いて、正射投影変換係数取得部３０が、第３の補正画像の正射投影変換係数（以下、「第２の正射投影変換係数」という）を取得する（ステップＳ１０３：第２の正射投影変換係数取得ステップ）。より具体的には、図５に示されるように、まず、正射投影変換係数取得部３０において、第２の固定カメラのカメラ位置情報が入力される（ステップＳ２０１）。続いて、正射投影変換係数取得部３０において、対象領域の数値地形モデルが入力される（ステップＳ２０２）。
【００５４】
続いて、正射投影変換係数取得部３０が、別のシミュレーション画像（以下、「第２のシミュレーション画像」という）を取得する（ステップＳ２０３：第４のステップ）。より具体的には、ステップＳ２０２で入力された対象領域の数値地形モデル及び第２の固定カメラの設置位置に基づいて、対象領域の別の座標データ（以下、「第２の座標データ」という）を含む第２のシミュレーション画像を作成する。ここでは、第２の固定カメラの設置位置を用いて、対象領域における第２の固定カメラの第３の撮影画像に相当するエリアのシミュレーション画像として第２のシミュレーション画像が作成される。第２のシミュレーション画像においては、２次元の画像面内の各点に対して標高を含む座標が設定される。
【００５５】
続いて、正射投影変換係数取得部３０が、ステップＳ１０２において取得された第２の補正画像の幾何補正変換係数（以下、「第２の幾何補正変換係数」という）を取得する（ステップＳ２０４：第５のステップ）。より具体的には、ここでは、第３の補正画像と第２のシミュレーション画像とが重なるように幾何補正を行うことにより、第３の補正画像の第２の幾何補正変換係数を取得する。換言すれば、ここでは、第３の補正画像及び第２のシミュレーション画像の複数の対応点を取得すると共に、取得された複数の対応点を基にして多項式モデル近似により第２の幾何補正変換係数を取得する。
【００５６】
続いて、正射投影変換係数取得部３０が、第２のシミュレーション画像に含まれる（第２のシミュレーション画像に設定された）第２の座標データと、第２の幾何補正変換係数とに基づいて第２の正射投影変換係数を取得する（ステップＳ２０５：第６のステップ）。より具体的には、ステップＳ２０４において取得された第２の幾何補正変換係数と第２のシミュレーション画像の第２の座標データとを結びつけたものを第２の正射投影変換係数とする。
【００５７】
そして、図２に示されるように、第２の正射投影変換係数を用いて第３の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、対象領域の第３の写真地図を作成する（ステップＳ１０４：第３の写真地図作成ステップ）。その後、モザイク処理として、第１の写真地図と第３の写真地図とを接合する（第１の接合ステップ）。このステップにおいては、例えば、色調補正を実施した後にモザイク処理を施すことができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る写真地図作成方法においては、互いに位置の異なる複数の固定カメラ（例えば第１及び第２の固定カメラ）により撮影された複数の撮影画像（例えば第１及び第３の撮影画像）に基づいて、互いに異なる視点からの対象領域の複数の写真地図（第１及び第３の写真地図）を得ることができる。したがって、それらの複数の写真地図を接合すれば、広範囲にわたる対象領域の写真地図、或いは、隠蔽部分の少ない対象領域の写真地図を得ることができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、一例として、２つの固定カメラから撮影画像を取得する場合について説明したが、本実施形態に係る写真地図作成方法は、３つ以上の任意の数の固定カメラから撮影画像を取得し、その撮影画像から写真地図を作成する場合に適用することができる。
【００６０】
引き続いて、本実施形態に係る写真地図作成方法により実際に写真地図が作成される様子の一例を示す。ここでは、図８に示されるように、対象領域Ｒを取り囲むように３つの固定カメラＣ１〜Ｃ３を用いる場合について例示する。なお、対象領域Ｒは、例えば富士山である。また、例えば、固定カメラＣ１は本栖湖付近に設置されており、固定カメラＣ２は御殿場市内に設置されており、固定カメラＣ３は三ツ峠山頂付近に設置されている。固定カメラＣ１〜Ｃ３は、それぞれの位置から対象領域Ｒに臨むように設置されている。
【００６１】
図９の（ａ）は、固定カメラＣ１により撮影された撮影画像である。図９の（ｂ）は、対象領域Ｒにおける固定カメラＣ１の撮影画像に相当するエリアのシミュレーション画像である。図９の（ｃ）は、これらの撮影画像及びシミュレーション画像に基づいて作成された写真地図である。
【００６２】
図１０の（ａ）は、固定カメラＣ２により撮影された撮影画像である。図１０の（ｂ）は、対象領域Ｒにおける固定カメラＣ２の撮影画像に相当するエリアのシミュレーション画像である。図１０の（ｃ）は、これらの撮影画像及びシミュレーション画像に基づいて作成された写真地図である。
【００６３】
図１１の（ａ）は、固定カメラＣ３により撮影された撮影画像である。図１１の（ｂ）は、対象領域Ｒにおける固定カメラＣ３の撮影画像に相当するエリアのシミュレーション画像である。図１１の（ｃ）は、これらの撮影画像及びシミュレーション画像に基づいて作成された写真地図である。
【００６４】
図１２は、図９の（ｃ）に示された写真地図と図１０の（ｃ）に示された写真地図とを接合することにより（モザイク処理を施すことにより）作成された対象領域Ｒの広範囲にわたる写真地図である。図１３は、図１２に示された写真地図に対して図１１の（ｃ）に示された写真地図をさらに接合することにより作成された対象領域Ｒのさらに広範囲にわたる写真地図である。
【００６５】
このように、本実施形態に係る写真地図作成方法によれば、複数の固定カメラ（例えば固定カメラＣ１〜Ｃ３）からの撮影画像を用いることにより、より広範囲且つ隠蔽部の少ない写真地図を容易に作成することが可能となる。
【００６６】
以上の実施形態は、本発明に係る写真地図作成方法の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る写真地図作成方法は、上述したものに限定されない。本発明に係る写真地図作成方法は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したものを任意に変更したものとすることができる。
【００６７】
例えば、上記第３の実施形態に係る写真地図作成方法においては、第１及び第２の固定カメラのそれぞれにおいて、互いに異なる時間に撮影された複数の撮影画像から複数の写真地図を作成してもよい。すなわち、上記第２の実施形態のように第１の固定カメラに対して時間的に異なる第１及び第２の写真地図を作成する一方で、第２の固定カメラに対して同様の方法を実施して時間的に異なる複数の写真地図を作成することができる。
【００６８】
すなわち、上記第３実施形態に係る写真地図作成方法においては、第２の撮影画像の撮影時間と同じ時間において第２の固定カメラにより撮影された第４の撮影画像をさらに取得することができる（例えばステップＳ１０１：第４の撮影画像取得ステップ）。このステップは、上記第３の撮影画像取得ステップと同時に（或いは、上記第３の撮影画像取得ステップに続けて）行ってもよいし、別途行ってもよい。
【００６９】
また、上記第３実施形態に係る写真地図作成方法においては、第２の固定カメラのレンズ歪み係数を用いて第４の撮影画像を補正することにより、対象領域の第４の補正画像をさらに取得することができる（例えばステップＳ１０２：第４の補正画像取得ステップ）。このステップは、上記第３の補正画像取得ステップと同時に（或いは、上記第３の撮影画像取得ステップに続けて）行ってもよいし、別途行ってもよい。
【００７０】
さらに、上記第３実施形態に係る写真地図作成方法においては、第２の正射投影変換係数を用いて、第４の補正画像の正射投影変換処理を行うことにより、対象領域の第４の写真地図を生成することができる（例えばステップＳ１０４：第４の写真地図作成ステップ）。このステップは、上記第３の写真地図作成ステップと同時に（或いは、上記第３の写真地図作成ステップに続けて）行ってもよいし、別途行ってもよい。
【００７１】
ただし、第４の写真地図を作成する際の第２の正射投影変換係数は、第３の写真地図を作成する際のものと同一のものを用いることができる。このため、第２の正射投影変換係数が予め取得されている場合には、第４の写真地図の作成に際して改めて第２の正射投影変換係数を取得する必要はない。つまり、第２の正射投影変換係数が既に求められている場合には（すなわち、第２の正射投影変換係数取得ステップの後であれば）、第４の撮影画像に対して、第２の補正画像取得ステップ及び第２の写真地図作成ステップのみを行えばよい。
【００７２】
そして、上記第３実施形態に係る写真地図作成方法においては、第２の写真地図と第４の写真地図とをさらに接合することができる（第２の接合ステップ）。
【００７３】
これにより、時間的に異なる複数の接合後の写真地図を得ることができる。したがって、広範囲にわたって、或いは、隠蔽部分の少ない状態において、対象領域の時間変化をリアルタイムに観測（計測）することが可能となる。
【符号の説明】
【００７４】
Ｐ１…撮影画像、Ｍ１…補正画像、Ｓ１…シミュレーション画像、Ａ１…写真地図、Ｃ１〜Ｃ３…固定カメラ、Ｒ…対象領域。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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