(57)【要約】【課題】住宅地図に公図を嵌め込む作業を半自動化して作業効率を高める。【解決手段】両方の地図上の重ね合せようとしている領域からそれぞれ同数ｒ（２≦ｒ≦（ｎ，ｍの小さい方））個の特徴点を抽出し、ｎ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のnＣr個の組み合わせのそれぞれについて、ｍ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のmＣr個の組み合わせのそれぞれにおけるｒ！個の順列を互いに対応させることにより得られるnＣr×mＰr組の互いに対応関係を有する特徴点の組である対応点を生成し、生成された複数の対応点の中から所定の条件を満たす対応点を抽出し、抽出された二つの領域の対応点間の距離の２乗和が最小となるように二つの領域を重ね合せ、重ね合された二つの領域の対応点間の距離の平均値を求め、距離の平均値の小さい方から所定の順位まで複数の重ね合せパターンを表示する。【選択図】  図１
2008032810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の地図上の領域に第二の地図の所定の領域を重ね合せる地図位置合せ装置であって、
前記二つの地図上からそれぞれ一致する特徴点を２点以上指定し、指定された特徴点の中からそれぞれ同数ｒ（２≦ｒ≦（ｎ，ｍの小さい方））個の特徴点を抽出し、ｎ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のnＣr個の組み合わせのそれぞれについて、ｍ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のmＣr個の組み合わせのそれぞれにおけるｒ！（ｒの階乗）個の順列を互いに対応させることにより得られるnＣr×mＰr組の互いに対応関係を有する特徴点の組である対応点を生成する対応点生成手段と、
この対応点生成手段により生成された複数の前記対応点の中から所定の条件を満たす前記対応点を抽出する対応点抽出手段と、
この対応点抽出手段により抽出された二つの前記領域の前記対応点間の距離の２乗和が最小となるように二つの前記領域を重ね合せる重ね合せ手段と、
この重ね合せ手段により重ね合された二つの前記領域の前記対応点間の距離の平均値を求める誤差判定手段と、
この誤差判定手段により求められた前記距離の平均値の小さい方から所定の順位まで複数の重ね合せパターンを表示する手段と
を備えたことを特徴とする地図位置合せ装置。
【請求項２】
前記所定の条件は、前記対応点生成手段により生成された複数の前記対応点のいずれか１組の対応点に着目し、個々の前記領域において、当該着目した対応点と同一領域内の他の特徴点とを結ぶ線分の長さをそれぞれ求め、個々の前記領域において求められた当該線分同士を１対１に対応させてその長さの比を全ての線分同士の対応について求め、全ての線分同士の対応について求めた比の標準偏差が所定の範囲から逸脱した前記対応点の組についてはこれを除外する条件である請求項１記載の地図位置合せ装置。
【請求項３】
１対１に対応させた前記線分同士の成す角の平均値が所定の角度を逸脱する場合には、前記長さの比を求めるのに先立って当該線分を予め除外する条件を含む請求項２記載の地図位置合せ装置。
【請求項４】
前記重ね合せ手段は、ｘ、ｙを変換前の座標とし、Ｘ、Ｙを変換後の座標とし、ｓを伸縮率とし、θを回転角とし、ｃ、ｄはそれぞれ移動に関するパラメータとしたときに、
Ｘ＝ａ＊ｘ−ｂ＊ｙ＋ｃ
Ｙ＝ｂ＊ｘ＋ａ＊ｙ＋ｄ
ａ＝ｓ＊ｃｏｓθ
ｂ＝ｓ＊ｓｉｎθ
により座標変換して重ね合せる手段を備えた請求項１記載の地図位置合せ装置。
【請求項５】
前記重ね合せ手段は、重ね合せに際し、操作入力に従って伸縮または回転を制限する手段を含む請求項１または４記載の地図位置合せ装置。
【請求項６】
第一の地図上の領域に第二の地図の所定の領域を重ね合せる地図位置合せ装置が行う地図位置合せ方法であって、
前記二つの地図上からそれぞれ一致する特徴点を２点以上指定し、指定された特徴点の中からそれぞれ同数ｒ（２≦ｒ≦（ｎ，ｍの小さい方））個の特徴点を抽出し、ｎ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のnＣr個の組み合わせのそれぞれについて、ｍ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のmＣr個の組み合わせのそれぞれにおけるｒ！個の順列を互いに対応させることにより得られるnＣr×mＰr組の互いに対応関係を有する特徴点の組である対応点を生成し、
この生成された複数の前記対応点の中から所定の条件を満たす前記対応点を抽出し、
この抽出された二つの前記領域の前記対応点間の距離の２乗和が最小となるように二つの前記領域を重ね合せ、
この重ね合された二つの前記領域の前記対応点間の距離の平均値を求め、
この距離の平均値の小さい方から所定の順位まで複数の重ね合せパターンを表示する
ことを特徴とする地図位置合せ方法。
【請求項７】
前記所定の条件は、生成された複数の前記対応点のいずれか１組の対応点に着目し、個々の前記領域において、当該着目した対応点と同一領域内の他の特徴点とを結ぶ線分の長さをそれぞれ求め、個々の前記領域において求められた当該線分同士を１対１に対応させてその長さの比を全ての線分同士の対応について求め、全ての線分同士の対応について求めた比の標準偏差が所定の範囲から逸脱した前記対応点の組についてはこれを除外する条件である請求項６記載の地図位置合せ方法。
【請求項８】
１対１に対応させた前記線分同士の成す角の平均値が所定の角度を逸脱する場合には、前記長さの比を求めるのに先立って当該線分を予め除外する条件を含む請求項７記載の地図位置合せ方法。
【請求項９】
ｘ、ｙを変換前の座標とし、Ｘ、Ｙを変換後の座標とし、ｓを伸縮率とし、θを回転角とし、ｃ、ｄはそれぞれ移動に関するパラメータとしたときに、
Ｘ＝ａ＊ｘ−ｂ＊ｙ＋ｃ
Ｙ＝ｂ＊ｘ＋ａ＊ｙ＋ｄ
ａ＝ｓ＊ｃｏｓθ
ｂ＝ｓ＊ｓｉｎθ
により座標変換して重ね合せる請求項６記載の地図位置合せ方法。
【請求項１０】
重ね合せに際し、操作入力に従って伸縮または回転を制限する請求項６または９記載の地図位置合せ方法。
【請求項１１】
汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その汎用の情報処理装置に、請求項１ないし５のいずれかに記載の地図位置合せ装置に相応する機能を実現させるプログラム。
【請求項１２】
請求項１１記載のプログラムが記録された前記情報処理装置が読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地図情報のディジタル情報化に利用する。特に、住宅地図と公図とを対応付けて管理する際に利用するのに適する。
【背景技術】
【０００２】
地図情報のディジタル情報化が進み、電子情報化社会において、地図情報が広く利用されるようになった。このような地図情報のディジタル情報化の流れの中で、住宅地図から公図を検索できたら便利であるという強い要望があり、住宅地図と公図とを完全に対応させて管理しようという提案がある。
【０００３】
しかしながら、旧来の公図は、字毎に作られている場合が多く、縮尺や方位は一定でなく、また、精度も低い場合が多い。このような公図と住宅地図との対応関係を誤り無く確認することが住宅地図と公図とを完全に対応させて管理する上で重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような住宅地図と公図との対応関係確認作業では、作業者は、公図と住宅地図とを照らし合せながら、試行錯誤を繰り返して住宅地図に公図を嵌め込む作業を強いられる。この作業には豊富な経験に基づく技術に頼る部分が多く、ごく少数の経験豊富な作業者の手によって作業が行われているのが実状である。
【０００５】
しかしながら、地図情報のディジタル情報化は急務であり、経験豊富な少数の作業者の技術に頼らずに上記嵌め込み作業を自動化できる技術の開発が熱望されている。
【０００６】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、例えば、住宅地図に公図を嵌め込む作業を半自動化し、作業効率を高めることができる地図の位置合せ装置および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】
【０００７】
本発明は、第一の地図上の領域に第二の図の所定の領域を重ね合せる地図位置合せ装置であって、本発明の特徴とするところは、前記二つの地図上からそれぞれ一致する特徴点を２点以上指定し、指定された特徴点の中からそれぞれ同数ｒ（２≦ｒ≦（ｎ，ｍの小さい方））個の特徴点を抽出し、ｎ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のnＣr個の組み合わせのそれぞれについて、ｍ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のmＣr個の組み合わせのそれぞれにおけるｒ！（ｒの階乗）個の順列を互いに対応させることにより得られるnＣr×mＰr組の互いに対応関係を有する特徴点の組である対応点を生成する対応点生成手段と、この対応点生成手段により生成された複数の前記対応点の中から所定の条件を満たす前記対応点を抽出する対応点抽出手段と、この対応点抽出手段により抽出された二つの前記領域の前記対応点間の距離の２乗和が最小となるように二つの前記領域を重ね合せる重ね合せ手段と、この重ね合せ手段により重ね合された二つの前記領域の前記対応点間の距離の平均値を求める誤差判定手段と、この誤差判定手段により求められた前記距離の平均値の小さい方から所定の順位まで複数の重ね合せパターンを表示する手段とを備えたところにある。
【０００８】
以降の説明では、前記第一の地図を住宅地図、前記第二の地図を公図として説明を行なうが、これにより、本発明の適用範囲を住宅地図、公図のみに限定するものではない。
【０００９】
本発明の地図位置合せ装置を扱うオペレータが、住宅地図および公図上の二つの領域に対して特徴点を設定すると、本発明装置は、自動的に、二つの領域上の特徴点の対応付けを行う。その工程は、とりあえず総当たりの対応付けを行った後、明らかに不適切な対応付けを除外するという工程をとる。さらに本発明装置は、対応付けができた二つの領域の対応点間の距離の２乗和が最小となるように二つの領域を重ね合せ、この重ね合された二つの領域の対応点間の距離の平均値を求め、この距離の平均値の小さい方から所定の順位まで複数の重ね合せパターンを表示する。
【００１０】
これにより、オペレータは、重ね合せパターンの複数の候補を比較対照して見ることができる。前記距離の平均値は、重ね合せの際の誤差に相当し、一般的にみると、誤差は小さければ小さいほど良いのであるが、例えば、誤差が比較的大きくても誤差が均等に分散されており、視覚的に見映えの良い重ね合せパターンが見つかる場合もあり、その判断は、オペレータの判断に委ねることとする。
【００１１】
例えば、前記所定の条件は、前記対応点生成手段により生成された複数の前記対応点のいずれか１組の対応点に着目し、個々の前記領域において、当該着目した対応点と同一領域内の他の特徴点とを結ぶ線分の長さをそれぞれ求め、個々の前記領域において求められた当該線分同士を１対１に対応させてその長さの比を全ての線分同士の対応について求め、全ての線分同士の対応について求めた比の標準偏差が所定の範囲から逸脱した前記対応点の組についてはこれを除外する条件である。
【００１２】
すなわち、選ばれた対応点の組が適切な対応点であれば、当該対応点と他の特徴点との位置関係もほぼ相似することになる。このことを利用し、当該対応点と他の特徴点とを結ぶ線分の長さを二つの領域で比較し、その長さの比にばらつきが少ない比較結果が含まれている場合には、適切な対応点であると判定する。
【００１３】
このときに、１対１に対応させた前記線分同士の成す角の平均値が所定の角度を逸脱する場合には、前記長さの比を求めるのに先立って当該線分を予め除外する条件を含むこともできる。
【００１４】
すなわち、適切な対応点同士であった場合には、１対１に対応させた前記線分同士はほぼ平行になる。これに対し、不適切な対応点同士であった場合には、１対１に対応させた前記線分同士は異なった角度を成す。これにより、予め不適切な対応点の組を除去することができる。ただし、この場合には、二つの異なる地図における領域の方角が予めある程度の精度で一致していることが要求される。
【００１５】
例えば、前記重ね合せ手段は、ｘ、ｙを変換前の座標とし、Ｘ、Ｙを変換後の座標とし、ｓを伸縮率とし、θを回転角とし、ｃ、ｄはそれぞれ移動に関するパラメータとしたときに、
Ｘ＝ａ＊ｘ−ｂ＊ｙ＋ｃ
Ｙ＝ｂ＊ｘ＋ａ＊ｙ＋ｄ
ａ＝ｓ＊ｃｏｓθ
ｂ＝ｓ＊ｓｉｎθ
により座標変換して重ね合せる手段を備える。
【００１６】
また、前記重ね合せ手段は、重ね合せに際し、操作入力に従って伸縮または回転を制限する手段を含むことができる。これによれば、一定のルールに従って、重ね合せを行うことができる。伸縮または回転のいずれか一方あるいは双方を全く行わず重ね合せたり、伸縮または回転の量に制限を設けるといったことが可能になる。したがって、地図の性質（性格）などを考慮した重ね合せ作業を行うことができる。
【００１７】
また、本発明を、本発明の地図位置合せ装置が行う地図位置合せ方法の観点からみることもできる。すなわち、本発明の地図位置合せ方法は、住宅地図および公図の二つの地図上からそれぞれ一致する特徴点を２点以上指定し、指定された特徴点の中からそれぞれ同数ｒ（２≦ｒ≦（ｎ，ｍの小さい方））個の特徴点を抽出し、ｎ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のnＣr個の組み合わせのそれぞれについて、ｍ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のmＣr個の組み合わせのそれぞれにおけるｒ！個の順列を互いに対応させることにより得られるnＣr×mＰr組の互いに対応関係を有する特徴点の組である対応点を生成し、この生成された複数の前記対応点の中から所定の条件を満たす前記対応点を抽出し、この抽出された二つの前記領域の前記対応点間の距離の２乗和が最小となるように二つの前記領域を重ね合せ、この重ね合された二つの前記領域の前記対応点間の距離の平均値を求め、この距離の平均値の小さい方から所定の順位まで複数の重ね合せパターンを表示することを特徴とする。
【００１８】
例えば、前記所定の条件は、生成された複数の前記対応点のいずれか１組の対応点に着目し、個々の前記領域において、当該着目した対応点と同一領域内の他の特徴点とを結ぶ線分の長さをそれぞれ求め、個々の前記領域において求められた当該線分同士を１対１に対応させてその長さの比を全ての線分同士の対応について求め、全ての線分同士の対応について求めた比の標準偏差が所定の範囲から逸脱した前記対応点の組についてはこれを除外する条件である。
【００１９】
このときに、１対１に対応させた前記線分同士の成す角の平均値が所定の角度を逸脱する場合には、前記長さの比を求めるのに先立って当該線分を予め除外する条件を含むこともできる。
【００２０】
例えば、ｘ、ｙを変換前の座標とし、Ｘ、Ｙを変換後の座標とし、ｓを伸縮率とし、θを回転角とし、ｃ、ｄはそれぞれ移動に関するパラメータとしたときに、
Ｘ＝ａ＊ｘ−ｂ＊ｙ＋ｃ
Ｙ＝ｂ＊ｘ＋ａ＊ｙ＋ｄ
ａ＝ｓ＊ｃｏｓθ
ｂ＝ｓ＊ｓｉｎθ
により座標変換して重ね合せる。さらに、重ね合せに際し、操作入力に従って伸縮または回転を制限することもできる。
【００２１】
また、本発明を、本発明の地図位置合せ装置を実現するためのプログラムの観点からみることもできる。すなわち、本発明は、汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その汎用の情報処理装置に、本発明の地図位置合せ装置に相応する機能を実現させるプログラムである。本発明のプログラムは記録媒体に記録されることにより、汎用の前記情報処理装置は、この記録媒体を用いて本発明のプログラムをインストールすることができる。あるいは、本発明のプログラムを保持するサーバからネットワークを介して直接前記情報処理装置に本発明のプログラムをインストールすることもできる。
【００２２】
これにより、汎用の情報処理装置を用いて、本発明の地図位置合せ装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、例えば、住宅地図に公図を嵌め込む作業を半自動化し、作業効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明実施例の地図位置合せ装置を図１ないし図２０を参照して説明する。図１に、本実施例の地図位置合せ装置の全体構成を示す。本実施例の地図位置合せ装置は、住宅地図上の領域に公図の所定の領域を重ね合せる地図位置合せ装置４であって、図１に示すように、本実施例では、住宅地図データベース（住宅地図ＤＢ）１に蓄積されている住宅地図情報と、公図データベース（公図ＤＢ）２に蓄積されている公図情報とを参照し、新たに公図検索用住宅地図を作成する装置である。作成された公図検索用住宅地図は、公図検索用住宅地図データベース（公図検索用住宅地図ＤＢ）５に蓄積される。地図情報を表示するための表示部３と、オペレータが操作入力を行うためのキーボード６およびマウス７を備える。また、住宅地図ＤＢ１または公図ＤＢ２または公図検索用住宅地図ＤＢ５と、地図位置合せ装置４との間は、ネットワーク（図示せず）を介して接続されてもよい。
【００２５】
図３に、表示部３の住宅地図および公図の表示例を示す。本実施例では、住宅地図を地図♯１とし、公図を地図♯２とする。地図♯２の例のように公図の領域には複数の分割された土地が含まれているが以下では説明を分り易くすくために領域の外周のみを表示する。
【００２６】
図４に示すように、オペレータによって、地図♯１および地図♯２上における特徴点が予め指定されている。図４の例では、地図♯１では６個、地図♯２では４個の特徴点がそれぞれ指定されている。図５に、位置合せの概念を示す。図５に示すように、特徴点を重ね合せることにより、地図♯１（実線）と地図♯２（破線）とを重ね合せる。このときに、地図♯１と地図♯２とは互いに精度が異なるため、必ずしも一致するとは限らない。従来は、地図♯１と地図♯２とが一致しない場合には、オペレータの豊富な経験に基づく試行錯誤の結果、一致させていたのに対し、本実施例の地図位置合せ装置４の援助により、経験の少ないオペレータであっても、地図位置合せを可能とすることができる。
【００２７】
なお、当該作業の最終的な目的は、誤り無く住宅地図から公図を検索できるようにすることであるから、住宅地図と公図との対応関係が誤り無く確認できればよい。よって、住宅地図上の図形形状と公図上の図形形状とを高い精度で完全に一致させることが最終的な目的ではなく、公図の地図が住宅地図におおよそ重なっていればよい。
【００２８】
ここで、本実施例の地図位置合せ装置４とオペレータとが協働して地図重ね合せ作業を実施する工程を説明する。図６に、地図重ね合せ工程のフローチャートを示す。表示部３の画面に、背景となる地図♯１を住宅地図ＤＢ１から呼び出して表示する（Ｓ１）。続いて、表示部３の画面に、地図♯１に重ね合せる地図♯２を公図ＤＢ２から呼び出し、地図♯１に並べて表示する（Ｓ２）。地図♯２上で、対応点となりそうな特徴点を数個入力する（Ｓ３）。同様に、地図♯１上で、対応点となりそうな特徴点を数個入力する（Ｓ４）。縮尺不明や縮尺の間違いなどで、重ね合せる図形の大きさが異なり、伸縮すべきときは、伸縮有りとし、そうでないときは、伸縮無しを指定する（Ｓ５）。また、方位不明などで、重ね合せる図形を回転して重ねるときは、回転範囲を無制限とし、方位が既知でも多少の回転を許すときは、許容回転範囲（角度）を指定する（Ｓ６）。ここまでは、オペレータによる工程である。
【００２９】
次に、地図位置合せ装置４が、重ね合せ方の候補（複数）を自動的に計算して表示する（Ｓ７）。地図位置合せ装置４が自動計算した重ね合せ方の候補は、その中から最適解が選択し易いように、重ね合せ誤差が小さい順にソートして表示される。通常、地図位置合せ装置４が計算した重ね合せ誤差が最も小さい候補が最適解である。
【００３０】
図７および図８に、具体的な表示方法を例示する。図７の例は、誤差が小さい順に色分けを行って図形を重複表示した例である。図７では色分けの代わりに、破線（候補♯１）、一点鎖線（候補♯２）、二点鎖線（候補♯３）として示した。また、図８の例は、図形表示ではなく、誤差が小さい順に一覧表としてテキスト表示し、オペレータが任意の順位を指定するとその図形が表示される例である。この他にも従来より用いられている様々な表示方法を採ることができる。
【００３１】
これにより最適解が見つかれば（Ｓ８）、工程は終了するが、最適解が見つからない場合には（Ｓ９）、ステップＳ３またはＳ４における特徴点の指定が適切でなかったことが原因である場合が多いので、オペレータが対応点の組を手動入力する（Ｓ１０）。手動入力された対応点の組に対して地図位置合せ装置４は、重ね合せ誤差が最小になるように自動的に重ね合せを行う（Ｓ１１）。具体的には、最小２乗法により、対応点間の距離の２乗和が最小になるように重ね合せる。また、この際、図形の伸縮および回転を行うか否かはオペレータが設定できるものとする。
【００３２】
以上が重ね合せ作業の全工程である。以下では、本発明の位置合せ装置４が自動的に行う工程について説明する。図２に、地図位置合せ装置４のブロック構成を示す。地図♯１および♯２からそれぞれ一致する特徴点を２点以上指定し、指定された特徴点の中からそれぞれ同数ｒ（２≦ｒ≦（ｎ，ｍの小さい方））個の特徴点を抽出し、ｎ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のnＣr個の組み合わせのそれぞれについて、ｍ個の特徴点を有する地図から抽出されたｒ個の特徴点のmＣr個の組み合わせのそれぞれにおけるｒ！個の順列を互いに対応させることにより得られるnＣr×mＰr組の互いに対応関係を有する特徴点の組である対応点を生成する対応点生成部１０と、この対応点生成部１０により生成された複数の前記対応点の中から所定の条件を満たす前記対応点を抽出する対応点抽出部１１と、この対応点抽出部１１により抽出された地図♯１および♯２の前記対応点間の距離の２乗和が最小となるように地図♯１および♯２を重ね合せる重ね合せ部１２と、この重ね合せ部１２により重ね合された地図♯１および♯２の前記領域の前記対応点間の距離の平均値を求める誤差判定部１３と、この誤差判定部１３により求められた前記距離の平均値の小さい方から所定の順位まで複数の重ね合せパターンを表示する候補ソート部１４とを備える。
【００３３】
また、前記所定の条件は、対応点生成部１０により生成された複数の前記対応点のいずれか１組の対応点に着目し、地図♯１および♯２において、当該着目した対応点と同一領域内の他の特徴点とを結ぶ線分の長さをそれぞれ求め、地図♯１および♯２において求められた当該線分同士を１対１に対応させてその長さの比を全ての線分同士の対応について求め、全ての線分同士の対応について求めた比の標準偏差が所定の範囲から逸脱した前記対応点の組についてはこれを除外する条件である。さらに、１対１に対応させた前記線分同士の成す角の平均値が所定の角度を逸脱する場合には、前記長さの比を求めるのに先立って当該線分を予め除外する条件を含むことができる。この所定条件は、オペレータが抽出条件として指定することができ、抽出条件設定部１５に格納される。
【００３４】
また、重ね合せ部１２は、ｘ、ｙを変換前の座標とし、Ｘ、Ｙを変換後の座標とし、ｓを伸縮率とし、θを回転角とし、ｃ、ｄはそれぞれ移動に関するパラメータとしたときに、
Ｘ＝ａ＊ｘ−ｂ＊ｙ＋ｃ
Ｙ＝ｂ＊ｘ＋ａ＊ｙ＋ｄ
ａ＝ｓ＊ｃｏｓθ
ｂ＝ｓ＊ｓｉｎθ
により座標変換して重ね合せる。さらに、重ね合せ部１２は、重ね合せに際し、操作入力に従って伸縮または回転を制限することができる。この重ね合せ条件は、オペレータが指定することができ、重ね合せ条件設定部１６に格納される。
【００３５】
次に、対応点生成部１０の動作を説明する。図９および図１１に、地図♯１および♯２においてそれぞれ３個の特徴点が指定されている例を示す。図９および図１１に示すように、地図♯１および♯２からそれぞれ同数３個の特徴点を抽出し、地図♯１における全特徴点数が６個であり、地図♯２における全特徴点数が４個であるから、６個の特徴点を有する地図♯１から抽出された３個の特徴点の6Ｃ3個の組み合わせのそれぞれについて、４個の特徴点を有する地図♯２から抽出された３個の特徴点の4Ｃ3個の組み合わせのそれぞれにおけるｒ！個の順列を互いに対応させることにより得られる6Ｃ3×4Ｐ3組の互いに対応関係を有する特徴点の組である対応点を生成する。
【００３６】
対応点生成の具体例を図９〜図１４を参照して説明する。図１０ないし図１３に、地図♯１から抽出された３個の特徴点の6Ｃ3個の組み合わせのそれぞれについて、地図♯２から抽出された３個の特徴点の4Ｃ3個の組み合わせのそれぞれにおけるｒ！個の順列を互いに対応させる例を示す。
【００３７】
図１０に示すように、地図♯１からは特徴点“２”、“４”、“６”の組み合わせが抽出され、これに対し、地図♯２からは特徴点“１”、“２”、“４”の順列が抽出され、互いに対応付けられている。同様に、図１２に示すように、地図♯１からは特徴点“１”、“３”、“５”の組み合わせが抽出され、これに対し、地図♯２からは特徴点“１”、“３”、“４”の順列が抽出され、互いに対応付けられている。
【００３８】
このように特徴点の抽出を行った結果、図１３に示すように、地図♯１からは特徴点（“１”、“２”、“３”）〜（
“４”、“５”、“６”）の6Ｃ3＝２０通りの組み合わせが抽出され、これに対し、地図♯２からは特徴点（“１”、“２”、“４”）、（“１”、“３”、“４”）、（“２”、“３”、“４”）、（“２”、“３”、“１”）の4Ｃ3＝４通りの組み合わせのそれぞれについて３！＝６個順列が抽出され、結果的に4Ｐ3＝２４通りの順列が抽出されて互いに対応付けられている。図１４に、当該対応関係を一般化して表した例を示す。
【００３９】
次に、対応点抽出部１１の動作を説明する。上述したように、対応点生成部１０では、特徴点を総当たりするようにして対応点を生成する。対応点抽出部１１は、この対応点の中から適切な対応点を抽出する。図１５ないし図１７に、対応点抽出部１１における対応点の抽出手順を示す。図１５の例では、地図♯１の特徴点“２”と地図♯２の特徴点“１”とが対応点の組として選ばれている。地図♯１では、特徴点“２”から他の特徴点“４”、“５”、“６”に対して長さがｇ１、ｇ２、ｇ３の線分を生成する。また、地図♯２では、特徴点“１”から他の特徴点“２”、“３”、“４”に対して長さがｈ１、ｈ２、ｈ３の線分を生成する。続いて、ｆ１＝ｈ１／ｇ１、ｆ２＝ｈ２／ｇ２、ｆ３＝ｈ３／ｇ３を計算する。同様にして、図１６に示すように、各対応点の組についてもｆ１、ｆ２、ｆ３を計算する。
【００４０】
図１７に、ｆ１、ｆ２、ｆ３の標準偏差を示す。図１７（ａ）（ｂ）に示すように、適切な対応点であれば標準偏差は小さい。すなわち、地図♯１および地図♯２は、ほとんどの場合において相似形であるから対応点の組が適切であれば、その対応点から他の特徴点までの距離も地図♯１および♯２において、大きく異なる値となるケースは稀である。よって、ｆ１、ｆ２、ｆ３の標準偏差が大きい対応点は適切な対応点ではないと判断することができる。図１６は、不適切な対応点の例である。これを証明するためにｈ１、ｈ２、ｈ３、ｇ１、ｇ２、ｇ３に実測した数値を代入して計算してみた。結果は、
図１５では、ｆ１＝１．３、ｆ２＝１．３、ｆ３＝１．５（平均値は１．３）
図１６では、ｆ１＝４．２、ｆ２＝１．７、ｆ３＝１．２５（平均値は２．４）
であった。図１６の例では、図１５の例と比較して明らかにｆ１、ｆ２、ｆ３の値のバラツキは大きくなっている。
【００４１】
このように、対応点の組が適切であるときには、通常、上記のｆ１〜ｆ３の平均値は１に近いが、縮尺不明や縮尺間違いなどで、重ね合せの部分の大きさが異なるときは、その大きさの比になる。例えば、大きさが２倍違うと、平均値は２または０．５の近辺になり、標準偏差も、平均値の大きさに応じて大きくなったり小さくなったりするので、標準偏差の閾値は、平均値が１のときの閾値σにｆｉ（ｉは自然数）の平均値をかけた値を閾値として採用する。
【００４２】
標準偏差の閾値＝平均値が１のときの閾値σ×ｆｉの平均値        （式１）
ｆｉの平均値が１のときの閾値σは、例えば０．１（ｆｉの約６８％が０．９〜１．１の範囲に入り、約９５％が０．８〜１．２の範囲に入る）に設定する。この設定は変更できるようにするが、一度設定すれば、まず変更の必要は生じない性格のものである。
【００４３】
正三角形や正方形などの正多角形に近い形同士を重ね合せようとした場合には、方位が正しくない組み合わせでも、標準偏差は小さくなることがあるが、正しい組み合わせを抽出するには、少なくとも標準偏差の小さい組み合わせを抽出することが必要である。
【００４４】
縮尺不明や方位不明の場合でも、重ね合せのものが、相似形に近い場合は、ｆｉの標準偏差が小さい対応点の組が存在し、その中に正しい組がある。逆に、標準偏差の小さい組が存在しない場合は、相似形でなく、似ても似つかない形のものを重ね合せようとしているので、その場合は、対応する組を、オペレータが手動で入力する必要が生じる。
【００４５】
さらに、対応点抽出部１１では、上記のｆ１〜ｆ３の計算に先立って、図１５および図１６で示した長さｈ１〜ｈ３およびｇ１〜ｇ３の線分の成す角を利用して不適切な対応点を予め除外することができる。図１８に、長さｈ１〜ｈ３およびｇ１〜ｇ３の線分の成す角を利用して不適切な対応点を予め除外する手順を示す。図１８に示すように、地図♯１における長さｇ１〜ｇ３の線分と、地図♯２における長さｈ１〜ｈ３の線分との成す角の平均値を計算したときに、対応点が適切であれば当該平均値は小さな値の範囲（例えば、±１５°）に収まるはずである。このことを利用して予め不適切な対応点を除外してから上記ｆ１〜ｆ３の計算を行えば計算量を軽減させることができる。ただし、この場合には、地図♯１および♯２の方位が予めある程度一致していることが条件になる。よって、上記平均値の範囲はオペレータが任意に設定できるものとする。
【００４６】
次に、重ね合せ部１２の動作を説明する。図１９に、重ね合せの概念を示す。図１９に示すように、地図♯２を地図♯１に重ね合せるには、地図♯２にアフィン変換を施す。アフィン変換式は、ｘ、ｙを変換前の座標とし、Ｘ、Ｙを変換後の座標としたときに、
Ｘ＝ａ＊ｘ−ｂ＊ｙ＋ｃ                                        （式２）
Ｙ＝ｂ＊ｘ＋ａ＊ｙ＋ｄ
で与えられる。アフィン変換は、移動、回転、伸縮を同時に行う変換であり、ｓを伸縮率とし、θを回転角としたときに、
ａ＝ｓ＊ｃｏｓθ
ｂ＝ｓ＊ｓｉｎθ
である。また、ｃ、ｄはそれぞれ移動に関するパラメータである。伸縮無しの場合は、ｓ＝１とし、回転無しの場合は、θ＝０とする。伸縮または回転の有無は、重ね合せ条件として、オペレータにより重ね合せ条件設定部１６に設定される。
【００４７】
アフィン変換を施すには、式２のａ，ｂ，ｃ，ｄを決める必要があるが、これらは、図５に示すように、地図♯２上のｒ個の対応点の変換後の位置と、地図♯１上のそれらの対応点との間の距離の２乗和が最小になるようなａ，ｂ，ｃ，ｄを、最小２乗法により求める。
【００４８】
方位や縮尺がわかっており、重ね合せる地図を伸縮したり、回転したくない場合もあるので、伸縮と回転については、それらの有無を指定できるようにする。伸縮や回転をしたくないときは、前述のアフィン変換式のパラメータのところで述べたように、伸縮無しの場合は、伸縮率ｓ＝１とし、回転無しの場合は、回転角θ＝０として、アフィン変換パラメータを求める。
【００４９】
求まったアフィン変換パラメータａ，ｂ，ｃ，ｄを用いて、地図♯２上の全ての点の座標値に、式２のアフィン変換を施すと、図５のように、地図♯２が地図♯１に重なる。そして、誤差判定部１３は、変換後の対応点の組同士の点間距離の平均値を求め、それを重ね合せ誤差ｅとする。
【００５０】
最終的に、オペレータが最適な重ね合せパターンを選んで、地図を重ね合せるには、前述の重ね合せ誤差の小さい重ね合せパターンの候補の中から、最適なものを探し出すことが必要である。
【００５１】
それを助けるために、候補ソート部１４は、対応点の組、アフィン変換パラメータ、重ね合せ誤差ｅを含む重ね合せパターンを、誤差が小さい順に数個求め、記憶領域に記憶しておく。具体的には、重ね合せパターンをｉ個覚えられる記憶領域を用意しておき、その中がｉ個の重ね合せパターンで満たされたら、次からは、記憶領域内にある、最大の重ね合せ誤差より小さい誤差の新たな重ね合せパターンが来たら、誤差が最大の重ね合せパターンを捨て、代わりに新たな重ね合せパターンを記憶領域に格納していく、という方式で、誤差が小さい順にｉ個の重ね合せパターンを求める。
【００５２】
このようにして求めた重ね合せ誤差の小さい重ね合せパターンの候補を、図７または図８で説明したように、重ね合せ誤差の小さい順にソートして表示部３の画面に表示することによりオペレータに提示する。
【００５３】
以上説明した重ね合せパターン候補自動計算工程をフローチャートとして図２０に示す。対応点生成部１０は、オペレータが地図♯１に設定した特徴点の中から、まず、２個（ｒ＝２）の対応点を抽出し（Ｓ２０→Ｓ２１）、最初の組み合せの処理を行う（Ｓ２２）。続いて、オペレータが地図♯２に設定した対応点の中から、まず、２個（ｒ＝２）の対応点を抽出し（Ｓ２０→Ｓ２３）、抽出したｒ個の対応点候補の順列組み合せを求めて対応点の組を生成することにより（Ｓ２４）、最初の順列組み合せの処理を行う（Ｓ２５）。
【００５４】
続いて、対応点抽出部１１は、方位が不明でない場合は、特徴点間角度差の平均値が所定値以内か否かを判定し（Ｓ２６）、所定範囲外のものについては対応点候補から除外する（Ｓ３８）。ステップＳ２６で除外されなかった対応点候補については、特徴点間距離の比の標準偏差を求める（Ｓ２７）。標準偏差が閾値以内か否かを判定し（Ｓ２８）、閾値を超えるものについては対応点候補から除外する（Ｓ３８）。
【００５５】
重ね合せ部１２は、ステップＳ２８で除外されなかった対応点候補については、アフィン変換パラメータａ，ｂ，ｃ，ｄを求める（Ｓ２９）。ここで、伸縮無しの場合はｓ＝１とし、回転無しの場合はθ＝０とする。
【００５６】
誤差判定部１３は、重ね合せ部１２による重ね合せが行われた場合の重ね合せ誤差ｅを計算する（Ｓ３０）。その結果、重ね合せ誤差ｅが小さい方からｉ番目までであるものについては（Ｓ３１）、そのアフィン変換パラメータａ，ｂ，ｃ，ｄおよび誤差ｅの値を記録する（Ｓ３２）。
【００５７】
地図♯２からｒ個の対応点候補を抽出する全ての順列組み合せについて処理していなければ（Ｓ３３）、次の順列組み合せを処理する（Ｓ３９）。また、地図♯１からｒ個の対応点候補を抽出する全ての組み合せについて処理していなければ（Ｓ３４）、次の組み合せを処理する（Ｓ４０）。
【００５８】
地図♯２からｒ個の対応点候補を抽出する全ての順列組み合せについて処理が完了し（Ｓ３３）、また、地図♯１からｒ個の対応点候補を抽出する全ての組み合せについて処理が完了していれば（Ｓ３４）、ｒを２から３に置き換え（Ｓ３５）、ステップＳ２１〜Ｓ３２を再度実行する。ステップＳ２１〜Ｓ３２の工程は、ｒの最大値まで繰り返し実行される（Ｓ３６）。
【００５９】
候補ソート部１４は、記録内の重ね合せ誤差の小さい対応点の組み合わせを、誤差の小さい順にｉ番目までソートして表示部３の画面に表示する（Ｓ３７）。オペレータは、この表示を確認しながら最適解を選択する（図６のＳ９）。最適解が見つからない場合には、オペレータが手動により対応点の組を設定し（図６のＳ１０）、地図位置合せ装置４が重ね合せ誤差が最小になるように自動で重ね合せを行う（図６のＳ１１）が、この処理は、重ね合せ部１２が有する重ね合せ機能を利用して行われる。
【００６０】
また、本実施例は、汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その汎用の情報処理装置に、本実施例の地図位置合せ装置４に相応する機能を実現させるプログラムとして実施することができる。このプログラムは、記録媒体に記録されて汎用の情報処理装置にインストールされ、あるいは通信回線を介して汎用の情報処理装置にインストールされることにより当該汎用の情報処理装置に、対応点生成部１０、対応点抽出部１１、重ね合せ部１２、誤差判定部１３、候補ソート部１４、抽出条件設定部１５、重ね合せ条件設定部１６にそれぞれ相応する機能を実現させることができる。汎用の情報処理装置は、例えば、汎用のパーソナル・コンピュータである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、例えば、住宅地図に公図を嵌め込む作業を自動化し、作業効率を高めることができるので、住宅地図から公図を検索できたら便利であるという強い要望に応えることができ、住宅地図と公図とを完全に対応させて管理するシステムの構築に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施例の地図位置合せ装置の全体構成図。
【図２】本実施例の地図位置合せ装置のブロック構成図。
【図３】表示部の住宅地図および地籍図の表示例を示す図。
【図４】特徴点を示す図。
【図５】位置合せの概念を示す図。
【図６】地図重ね合せ工程のフローチャート。
【図７】誤差が小さい順に色分けを行って図形を重複表示した例を示す図。
【図８】誤差が小さい順に一覧表としてテキスト表示した例を示す図。
【図９】地図♯１および♯２においてそれぞれ３個の特徴点が指定されている例を示す図。
【図１０】地図♯１から特徴点“２”、“４”、“６”が抽出され、地図♯２から特徴点“１”、“２”、“４”が抽出された例を示す図。
【図１１】地図♯１および♯２においてそれぞれ３個の特徴点が指定されている例を示す図。
【図１２】地図♯１から特徴点“１”、“３”、“４”が抽出され、地図♯２から特徴点“１”、“３”、“４”が抽出された例を示す図。
【図１３】地図♯１から抽出された３個の特徴点の6Ｃ3個の組み合わせのそれぞれについて、地図♯２から抽出された３個の特徴点の4Ｃ3個の組み合わせのそれぞれにおけるｒ！個の順列を互いに対応させる例を示す図。
【図１４】対応関係を一般化して表した例を示す図。
【図１５】地図♯１の特徴点“２”と地図♯２の特徴点“１”とが対応点の組として選ばれている例を示す図（適切な対応点）。
【図１６】地図♯１の特徴点“１”と地図♯２の特徴点“１”とが対応点の組として選ばれている例を示す図（不適切な対応点）。
【図１７】ｆ１、ｆ２、ｆ３の標準偏差を示す図。
【図１８】長さｈ１〜ｈ３およびｇ１〜ｇ３の線分の成す角を利用して不適切な対応点を予め除外する手順を示す図。
【図１９】重ね合せの概念を示す図。
【図２０】重ね合せパターン候補自動計算工程をフローチャート。
【符号の説明】
【００６３】
１  住宅地図データベース（ＤＢ）
２  公図データベース（ＤＢ）
３  表示部
４  地図位置合せ装置
５  公図検索用住宅地図データベース（ＤＢ）
６  キーボード
７  マウス
１０  対応点生成部
１１  対応点抽出部
１２  重ね合せ部
１３  誤差判定部
１４  候補ソート部
１５  抽出条件設定部
１６  重ね合せ条件設定部
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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