(57)【要約】【課題】Ｗｅｂ環境下において、サーバの負担が少なく、かつ、ユーザが、地物の３次元データを容易に作成することのできるネットワークを用いた地物の３次元データ生成方法を提供する。【解決手段】サーバ側では、サーバコンピュータ１にて、ユーザの要求に応じて、左右の航空写真画像データと左右画像のカメラ情報、及び、標定要素情報、及び、ユーザの指定したステレオペア画像データを、インターネット３を介して、ユーザコンピュータ２に提供し、ユーザ側では、上記提供されたデータに基づいて、３次元計測する計測範囲を指定して上記計測範囲にある既取得済みの３次元地図データを入手した後、この３次元地図データと上記ステレオペア画像データとに基づいて立体観測して３次元計測し、当該地物の３次元座標データを得るようにした。【選択図】図１
2008165501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバから所望の地物が撮影された航空写真画像データやカメラ情報を含む情報を入手して上記地物の３次元地物データを生成する方法であって、
サーバに計測対象となる地物が撮影された左右の航空写真情報を要求するステップと、
サーバから入手した上記写真画像とこの写真画像のカメラ情報と標定要素ととに基づいて、上記地物の３次元計測を行うための、ステレオ画像上における表示範囲である画像範囲を決定して、サーバに表示に必要なステレオペア画像データを要求するステップと、
サーバから提供された上記ステレオペア画像の画像範囲から計算されるＸＹ平面座標系における計測範囲を決定するステップと、
上記決定された計測測範囲にある既取得済みの３次元地図データをサーバに要求するステップと、
サーバから入手した上記計測範囲の３次元地図データと上記対象物のステレオペア画像とを用いて上記地物を立体観測して３次元計測し、上記地物の３次元データを生成するステップ、
とを備えたことを特徴とするネットワークを用いた地物の３次元データ生成方法。
【請求項２】
サーバはデータベースとして、原画像、標定要素、及び、カメラパラメータを含む各写真の１枚毎のデータを記憶する写真データベースと、右写真のＩＤと左写真のＩＤの組み合わせのデータと上記右写真と左写真とにより決定されるモデル領域のデータとを記憶するモデルデータベースと、撮影箇所や撮影日時、及び、モデルのＩＤを記憶するデータセットデータベースとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のネットワークを用いた地物の３次元データ生成方法。
【請求項３】
サーバに航空写真画像データを小領域に分割し並び換えた等倍画像と、上記等倍画像を階層的に縮小した縮小画像とを記憶させ、ユーザの要求に応じて上記縮小画像についても提供できるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のネットワークを用いた地物の３次元データ生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｗｅｂ環境下において、地物の３次元データを生成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年行なわれている、目的地近辺の地図などをＷｅｂブラウザ上で提供するサービスでは、２次元の地図をユーザの要求に応じて拡大／縮小／スクロールして表示できる形態が一般的である。また、地図検索サイトが提供するサービスとして、２地点の距離や領域内の面積などの２次元計測が行えるものもある。
一方、地物の３次元座標データを求める方法としては、土工事の現場の測量用航空写真を撮影した後、上記航空写真のうち、同一対象が撮影されている２枚の写真（ステレオモデル）を選び出してステレオマッチングを行い、出来型の３次元データを求める、写真測量法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】「エレクトロニクス利用による建設技術高度化システムの開発・報文  土工の出来形自動計測・管理システム」，土木技術資料，１９８９年２月，第３１巻，第２号，ｐ．９４−１００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の地図検索においては、ＸＹ２次元平面における画像の拡大／縮小／スクロールはできるが、これを３次元的に行うことは現状では困難である。その理由としては、３次元環境下のＸＹＺ座標系スクロール操作を行うためには、上記従来技術に述べた写真測量法と同様の、モデルの標定要素データに基づく、エピポーラ幾何に沿った画像（エピポーラ画像）の並べ換え処理をリアルタイムで行うことが必要となるが、これは、単に航空写真のデータのみを送信する場合に比べて、はるかに処理時間がかかる。また、エピポーラ画像をサーバ側で事前に作成しておくことで、処理を簡素化することは可能であるが、そうすると、サーバではオリジナルの航空写真画像データに加えてエピポーラ画像まで管理することになるので、現実的な方法とはいえない。
【０００４】
また、インターネット上で公開されている画像データは、ＸＹ平面座標系に正射投影補正された画像データであるので、ＸＹ座標を指定すれば、対象となる地物の画像上での位置が一義的に決定されるが、中心投影である航空写真画像では、ＸＹＺ座標を指定しなければ、対象となる画像上の位置を決定することができない。そこで、指定したＸＹＺ座標の対象ステレオ写真画像を素早く決定する必要があるが、それをＷｅｂ上で行う方法については開発されていない。
したがって、結局のところユーザは、近年、携帯電話等に提供されているような、サーバである地図検索サイトが、ユーザからの入手希望が多いとサーバ側が予想して予め作成した地物の３ＤＣＡＤデータしか入手できないでいるのが現状である。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、Ｗｅｂ環境下において、サーバの負担が少なく、かつ、ユーザが、地物の３次元データを容易に作成することのできるネットワークを用いた地物の３次元データ生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】
本発明者は鋭意検討の結果、航空写真画像(原図)データと３次元地図データとをサーバより配信し、ユーザ側にてステレオ画像生成処理を行うことにより、上記問題を解決できることを見出し本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、サーバから所望の地物が撮影された航空写真画像データやカメラ情報を含む情報を入手して上記地物の３次元地物データを生成する方法であって、
サーバに計測対象となる地物が撮影された左右の航空写真情報を要求するステップと、
サーバから入手した上記写真画像とこの写真画像のカメラ情報と標定要素ととに基づいて、上記地物の３次元計測を行うための、ステレオ画像上における表示範囲である画像範囲を決定して、サーバに表示に必要なステレオペア画像データを要求するステップと、
サーバから提供された上記ステレオペア画像の画像範囲から計算されるＸＹ平面座標系における計測範囲を決定するステップと、
上記決定された計測測範囲にある既取得済みの３次元地図データをサーバに要求するステップと、
サーバから入手した上記計測範囲の３次元地図データと上記対象物のステレオペア画像とを用いて上記地物を立体観測して３次元計測し、上記地物の３次元データを生成するステップ、
とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のネットワークを用いた地物の３次元データ生成方法において、サーバが原画像、標定要素、及び、カメラパラメータを含む各写真の１枚毎のデータを記憶する写真データベースと、右写真のＩＤと左写真のＩＤの組み合わせのデータと上記右写真と左写真とにより決定されるモデル領域のデータとを記憶するモデルデータベースと、撮影箇所や撮影日時、及び、モデルのＩＤを記憶するデータセットデータベースとを備えたデータベースを備えていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のネットワークを用いた地物の３次元データ生成方法において、サーバに航空写真画像データを小領域に分割し並び換えた等倍画像と、上記等倍画像を階層的に縮小した縮小画像とを記憶させ、ユーザの要求に応じて上記縮小画像についても提供できるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、サーバから計測対象となる地物が撮影された左右の航空写真情報を入手し、上記写真画像とこの写真画像のカメラ情報と標定要素情報ととに基づいて対象となる地物の３次元計測を行うためのステレオペア画像を決定した後、サーバから送られてきたステレオ画像の計測範囲を決定して、上記決定された計測測範囲にある既取得済みの３次元地図データをサーバから入手し、上記入手した計測範囲の３次元地図データと上記ステレオペア画像とを用いて上記地物を立体観測して３次元計測し、対象物の３次元地物データを生成するようにしたので、Ｗｅｂ環境下において、地物の３次元データを容易に作成することができる。
このとき、サーバのデータベースを、原画像、標定要素、及び、カメラパラメータを含む各写真の１枚毎のデータを記憶する写真データベースと、右写真のＩＤと左写真のＩＤの組み合わせのデータと上記右写真と左写真とにより決定されるモデル領域のデータとを記憶するモデルデータベースと、撮影箇所や撮影日時、及び、モデルのＩＤを記憶するデータセットデータベースとから構成すれば、記憶容量を少なくできるとともに、データの検索が容易となる。
また、サーバに航空写真画像データを小領域に分割し並び換えた等倍画像と、上記等倍画像を階層的に縮小した縮小画像とを記憶させ、ユーザの要求に応じて上記縮小画像についても提供できるようにすれば、航空写真の必要な部分だけを切り出してユーザに提供できるので、送信処理を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の最良の形態について説明する。
図１は、本最良の形態に係る地物の３次元データ生成システムの構成を示す図で、同図において、１は地図作成情報提供サイトのコンピュータ（サーバコンピュータ）、２はユーザが地物データを作成するためのユーザコンピュータで、このユーザコンピュータ２と上記サーバコンピュータ１とはインターネット３等の通信網を介して接続されている。
サーバコンピュータ１には、ユーザからの要求を入力する要求入力手段１１と、ユーザに提供する航空写真画像や標定要素、３次元地図情報などの各種データを記憶する記憶手段１２と、上記入力されたユーザからの要求に応じて提供する情報を上記記憶手段１２から検索して取出す要求項目検索手段１３と、上記取出された情報をユーザに送信する送信手段１４とが備えられている。
また、ユーザコンピュータ２には、ユーザが作成したい地物の３次元データを生成するための情報をサーバである地図作成情報提供サイトに、インターネット３を介して要求するための要求項目送信手段２１と、提供された航空写真画像や標定要素情報、３次元地図情報などの各種データを記憶する記憶手段２２と、この記憶手段２２に記憶されたデータを用いて地物の３次元データを生成するデータ作成手段２３と、ディスプレイ等の表示手段２４が備えられている。
【００１０】
上記サーバコンピュータ１の記憶手段１２のＤＢ(データベース)は、図２に示すように、写真ＤＢ１２ａ、モデルＤＢ１２ｂ、及び、データセットＤＢ１２ｃの３つのデータセットＤＢからなる３層構造を有する写真データ部１２Ａと、３次元地物データが記憶された地図データ部１２Ｂとから成る。上記写真ＤＢ１２ａは、原画像、標定要素、カメラパラメータなどの各写真の１枚毎のデータを備えている。なお、上記写真にはそれぞれ写真ＩＤが付されており、この写真ＩＤを指定することにより各写真のデータを取出せる。モデルＤＢ１２ｂは、上記各写真を右写真と左写真の組み合わせで記憶するもので、上記右写真と左写真とにより決定される、ＸＹＺ座標値４点から構成される閉領域（モデル領域）を有しており、各モデル毎にモデルＩＤが付されている。このモデルＤＢ１２ｂは、右写真のデータと左写真のデータとを記憶しておくのではなく、ＩＤのみを記憶しておき、写真ＤＢ１２ａとリンクさせることにより、右写真のデータと左写真のデータとを取出すことができる。なお、上記モデル領域が既知であれば、全てのモデルに対してＸＹＺ座標が含まれるモデルが決定され、ステレオ航空写真が決定されることになる。モデル領域は、図３に示すように、航空写真画像とその標定要素データをサーバコンピュータ１に登録する際に、写真の標定要素データとその撮影対象の標高データとを使用し、まず左右の写真画像の範囲を特定し、それぞれの領域で共通な領域をモデル領域として算出する。なお、本発明においては、サーバは航空写真画像の原図のデータしか保持しないので、回転操作などの上記モデルを用いてステレオモデルを作成する作業はユーザ側にて行う。
また、データセットＤＢ１２ｃは、例えば、神奈川県南部とか東京都西部などのデータセット名、撮影日時、モデル数、及び、複数個のモデル（モデルＤ１〜Ｄｎ）のモデルＩＤとを備えている。
このように、サーバコンピュータ１の記憶手段１２の写真データ部１２Ａを層構造とすることにより、全ての写真をペアで記憶し、かつ、それに撮影日時などのデータを添付する場合に比べて、記憶するデータ数を大幅に減らすことができる。
【００１１】
また、本例では航空写真画像を、例えば、図４に示すように、等倍画像Ｐ０と距離比が上記等倍画像Ｐ０の１／２である中領域画像Ｐ１と上記中領域画像Ｐ１の１／２である大領域画像Ｐ２とに階層化／小分割(タイル)化して保存するようにしている。図５（ａ），（ｂ）は、本例の航空写真画像データの記憶順序を従来の記憶順序と比較したもので、従来は、航空写真画像データを行単位に上から下へ記憶していくだけであるが、本例では、航空写真画像データをタイル化して記憶する。これにより、データの取出しが容易になるとともに、中領域画像Ｐ１や大領域画像Ｐ２についてもユーザに提供することができる。
【００１２】
一方、ユーザコンピュータ２のデータ作成手段２３には、航空写真の画像データ(タイル画像)、航空写真画像のカメラ情報、標定要素情報などから、ステレオペア画像を用いて地物の３次元データの生成を行うための表示範囲（モデル領域）を設定する画像範囲算出部２３ａと、サーバより送られてきたステレオペア画像データの計測範囲を指定して上記要求項目送信手段２１に送る表示範囲指定部２３ｂと、サーバから提供された左右の航空写真画像を立体視するためのグラフィックスカードを備えた投影変換部２３ｃと、サーバより送られてきた上記計測範囲に含まれる地物の３次元地図データと上記ステレオペア画像データとから対象となる地物の３次元座標データを生成する演算部２３ｄとを備えている。なお、左右の画像を立体する方法としては、上下分割方式、左右分割方式などがあるが、Ｗｅｂブラウザでの立体表示としては、上記周知のグラフィックスカードを用いることが好ましい。
【００１３】
次に、本発明による地物の３次元データの生成方法について、図６のフローチャートを用いて説明する。
はじめに、ユーザはユーザコンピュータ２を用い、インターネット３を介して、サーバコンピュータ１にアクセスして、サーバに所望の地物が撮影されている左右の航空写真画像データと左右画像のカメラ情報、及び、標定要素情報などの情報の提供を要求する（ステップＳ１０）。サーバは要求項目検索手段１３により、記憶手段１２のデータベースを検索して、サーバコンピュータ１の要求入力手段１１に入力された上記要求情報を取出し、これを送信手段１４に送り、インターネット３を介して、ユーザコンピュータ２に送信する（ステップＳ１１）。
ユーザは、ユーザコンピュータ２の画像範囲算出部２３ａにて、サーバから送られてきた左右の航空写真画像データと左右画像のカメラ情報、及び、標定要素情報から、表示する画像範囲を算出し（ステップＳ１２）、要求項目送信手段２１を用いて、上記算出された画像範囲内のステレオペア画像データの提供をサーバに要求する（ステップＳ１３）。
サーバは、記憶手段１２のデータベースのモデルＤＢ１２ｂを検索して、要求されたモデルＩＤの左右の写真ＩＤを読み出し、写真ＤＢ１２ａから上記左右の写真ＩＤの画像データを取出した後、これを送信手段１４に送り、インターネット３を介して、ユーザコンピュータ２に送信する（ステップＳ１４）。
【００１４】
ユーザは、上記左右の航空写真画像データに基づいて３次元座標を求めるための計測範囲を設定し（ステップＳ１５）、これをサーバに送信することで、上記計測範囲にある既取得済みの３次元地図データの提供を要求する（ステップＳ１６）。
サーバは、記憶手段１２の地図データ部１２Ｂを検索して、上記指定領域内の３次元地図データを取出し、これを送信手段１４に送り、インターネット３を介して、ユーザコンピュータ２に送信する（ステップＳ１７）。
ユーザは、データ作成手段２３の投影変換部２３ｃにおいて、標定要素をもとに左右の画像を立体視するとともに、演算部２３ｄにて、対象物である地物の３次元座標データを算出する（ステップＳ１８）。具体的には、図７に示すように、標定要素に基づき、上記左右の航空写真画像データをエピポーララインに合わせて回転してステレオ画像を生成し、このステレオ画像と上記３次元地図データとを立体観測して、対象物である地物の３次元データを算出する３次元計測を実施する。そして、取得した上記地物の３次元画像データをディスプレイ等の表示手段２４に立体表示する（ステップＳ１９）。
なお、上記３次元計測は対象物である地物のカテゴリー別に行うことが好ましい。例えば、建物ならば直角閉合モード、道路ならば直線モードの計測モードが自動的に割り当てられていればよい。
【００１５】
このように、本実施の形態によれば、サーバ側では、サーバコンピュータ１にて、ユーザの要求に応じて、左右の航空写真画像データと左右画像のカメラ情報、及び、標定要素情報、及び、ユーザの指定したステレオペア画像データを、インターネット３を介して、ユーザコンピュータ２に提供し、ユーザ側では、上記提供されたデータに基づいて、３次元計測する計測範囲を指定して上記計測範囲にある既取得済みの３次元地図データを入手した後、この３次元地図データと上記ステレオペア画像データとに基づいて立体観測して３次元計測し、当該地物の３次元座標データを得るようにしたので、サーバの負担を少なくできるとともに、ユーザがＷｅｂ環境下において、地物の３次元データを容易に作成することができる。また、データ通信量が少ないので、地物の３次元データを短時間で作成することができる。
【００１６】
なお、上記実施の形態では、３次元座標を求めるための計測範囲を設定し、これをサーバに送信することで、上記表示範囲の地物データを要求したが、表示範囲内の地物のＸＹＺ座標を送信してもよい。
また、上記例では、グラフィックスカードを備えた投影変換部２３ｃにて左右の画像を立体化したが、グラフィックスカードは高価なので、図８（ａ），（ｂ）に示すように、奇数行を左目で、偶数行を右目でみるようなラインシーケンシャル方式の画面を表示手段２４の表示画面に表示し、ユーザは偏光メガネ２４Ｇをかけてこの画面を見る方法などのように、画素単位で左眼と右眼とを制御して立体視を行う仕組みを用いるようにすれば、ユーザシステムを安価に構築することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、Ｗｅｂ環境下において、対象物の３次元地物データを作成することができるので、所望の地域の地物の立体画像を容易にかつ短時間で入手することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の最良の形態に係る３次元地物データの生成システムの構成を示す図である。
【図２】サーバコンピュータの記憶手段の構成を示す図である。
【図３】モデル領域の算出方法を示す図である。
【図４】本最良の形態に係る航空写真画像データの階層化の一例を示す図である。
【図５】本最良の形態に係る航空写真画像の記憶方法を示す図である。
【図６】本発明による３次元地物データの生成方法を示すフローチャートである。
【図７】ステレオ画像の作製方法を示す図である。
【図８】左右の画像を立体化する方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  サーバコンピュータ、２  ユーザコンピュータ、３  インターネット、
１１  要求入力手段、１２  記憶手段、１３  要求項目検索手段、１４  送信手段、
１２Ａ  写真データ部、１２Ｂ  地図データ部、１２ａ  写真ＤＢ、
１２ｂ  モデルＤＢ、１２ｃ  データセットＤＢ、２１  要求項目送信手段、
２２  記憶手段、２３  データ作成手段、２３ａ  画像範囲算出部、
２３ｂ  表示範囲指定部、２３ｃ  投影変換部、２３ｄ  演算部、２４  表示手段。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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