(57)【要約】【課題】データの均一化を確保し、かつ、レーザデータ取得時の飛行コースによる制限をなくして汎用性を高めたレーザデータのエッジマッチ方法の提供を目的とする。【解決手段】所定飛行コース上を飛行する飛行体上から航空機レーザスキャナにより取得した複数の飛行コースデータ１が同一領域から取得したオーバラップ領域データを含む場合において、前記複数のオーバラップ領域データのいずれか一を選択して重複領域におけるレーザデータとして使用するレーザデータのエッジマッチ方法であって、前記重複領域内における任意の着目点のレーザデータとして、前記着目点から各飛行コースの幅方向中心２との距離を基準として、該距離が最小な幅方向中心２が属する飛行コースのオーバラップ領域データが選択される。【選択図】　図１
2004138578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定飛行コース上を飛行する飛行体上から航空機レーザスキャナにより取得した複数の飛行コースデータが同一領域から取得したオーバラップ領域データを含む場合において、前記複数のオーバラップ領域データのいずれかを選択して重複領域におけるレーザデータとして使用するレーザデータのエッジマッチ方法であって、
前記重複領域内における任意の着目点のレーザデータとして、前記着目点から各飛行コースの幅方向中心との距離を基準として、該距離が最小な幅方向中心が属する飛行コースのオーバラップ領域データが選択されるレーザデータのエッジマッチ方法。
【請求項２】
所定飛行コース上を飛行する飛行体上から航空機レーザスキャナにより取得した複数の飛行コースデータが同一領域から取得したオーバラップ領域データを含む場合において、前記複数のオーバラップ領域データのいずれかを選択して重複領域におけるレーザデータとして使用するレーザデータのエッジマッチ方法であって、
前記各飛行コースについて幅方向中心を求めた後、
前記重複領域を、該重複領域内の全点について、任意の着目点が最も近い幅方向中心が属する飛行コースデータのコース属性を付与しながら領域分割し、
前記領域分割された領域に付与されたコース属性に一致する飛行コースデータのオーバラップ領域データを当該分割領域のレーザデータとして選択するレーザデータのエッジマッチ方法。
【請求項３】
前記重複領域を含む複数の飛行コースには領域分割操作時の優先順位を決定する重み付けが与えられる請求項２記載のレーザデータのエッジマッチ方法。
【請求項４】
所定飛行コース上を飛行する飛行体上から航空機レーザスキャナにより取得した複数の飛行コースデータが同一領域から取得したオーバラップ領域データを含む場合において、前記複数のオーバラップ領域データのいずれかを選択して重複領域におけるレーザデータとして使用するレーザデータのエッジマッチ方法であって、
前記各飛行コースについて幅方向中心を求めた後、
前記重複領域を、各飛行コースデータに対して前記幅方向中心を中心として両側に拡幅する拡幅操作を隣接する他の飛行コースにおける拡幅領域に干渉するまで行って操作対象領域に幅方向中心が属する飛行コースデータのコース属性を与えて領域分割し、
前記領域分割された領域に付与されたコース属性に一致する飛行コースデータのオーバラップ領域データを当該分割領域のレーザデータとして選択するレーザデータのエッジマッチ方法。
【請求項５】
前記領域分割に際し、拡幅割合を異ならせて飛行コースデータの重み付けを行う請求項４記載のレーザデータのエッジマッチ方法。
【請求項６】
前記飛行コースの幅方向中心は、飛行コースデータの走査方向変化点間の各レーザ走査線の中心点列として求められる請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザデータのエッジマッチ方法。
【請求項７】
前記重複領域にはメッシュが設定され、前記オーバラップ領域データの選択がメッシュ内のセル単位に行われる請求項１ないし６のいずれかに記載のレーザデータのエッジマッチ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザデータのエッジマッチ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、上空から地表の位置・標高データを直接取得することができる点が着目されて航空レーザ測量が多用されるに至っている。この航空レーザ測量は、所定の飛行コースに沿って飛行する飛行体から地上に向けてレーザを掃射して行われるもので、測量対象領域が１度の飛行によるスキャンが困難なほど広い場合には、測量対象領域を複数に分割してレーザデータの取得作業が行われる。
【０００３】
この場合、レーザデータはデータ漏れを防止するために、ある程度重複（オーバーラップ）させた飛行コースの各々について取得されるが、重複領域におけるデータ密度を他の非重合領域でのデータ密度に一致させるためには、いずれか一方の飛行コースにおいて取得したものを採用する必要がある。
【０００４】
そして、従来、このレーザデータの選定（エッジマッチ）は、以下の方法により行われている。図１３は、この従来例によって処理されるレーザデータ（飛行コースデータ１）を示すもので、隣接し、かつ相互には重複しない２コース（左から第１、第３コースという）と、これら第１、第３コースの双方に重複する中央部の第２コースを示す。図の理解を容易にするために、図１３（ａ）において第２コースの飛行コースデータ１−２はハッチングを施して示される。
【０００５】
エッジマッチを行うに際し、まず、図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように、重複領域を求めた後、図１３（ｄ）、（ｅ）に示すように、各重複領域の中心線５を演算する。なお、図１３（ｂ）は第１コースと第２コースの重複領域、図１３（ｃ）は第２コースと第３コースの重複領域をそれぞれハッチングを施して示す。
【０００６】
このようにして中心線５を求めた後、図１３（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）に示すように、重複領域を中心線５を境に２分割し、各分割領域３内のレーザデータとして、隣接する飛行コースデータ１が選択されて使用される。図１３（ｆ）は、第１飛行コースデータ１−１と第２飛行コースデータ１−２の重複領域が中心線により分割され、分割領域３の内、左側、すなわち、第１コースに隣接する部分に第１コースの飛行コースデータ１−１が採用される状態を示す。また、図１３（ｈ）は同様に第２コースと第３コースにおける採用データの分配を示し、図１３（ｇ）は残余の領域３に第２コースのレーザデータが使用される状態を示す。
【０００７】
しかし、上述した従来例には以下の欠点がある。すなわち、一般に航空測量におけるレーザデータは計測光の光路長が長いために、振り角の増加に伴うデータ精度の低下が近接物体を測定する場合に比して大きく、飛行体直下からの取得データの精度が最良で、幅方向辺縁に行くに従って精度が低下する傾向がある。
【０００８】
これに対し、上記従来例は、重複領域を単に２分割してその帰属を決定するものであるから、例えば、コース幅に広狭がある場合等には、コース中心に接近して精度の高いレーザデータを廃棄してコース中心から離れたレーザデータを選択することがあり、データ精度、すなわち、データの質的優劣についての配慮にかける。
【０００９】
また、上記従来例における手法は、重複領域が飛行コースに沿って一定方向に沿って延びている場合には有効であるが、河川・道路など飛行コースが一定方向ではなく、交差した領域を重複領域とする場合には適用することができず、汎用性に欠けるという問題がある。
【００１０】
また、類似の技術として、分割して取得した画像を境界部付近でつなぎ合わせて合成するものが特許文献１に開示されているが、この従来例においては、重複領域での２枚の取得画像には質的な優劣はないために、質の評価に対する考慮がなされず、データの均一化が図れないという問題がある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１５５１４２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、データの均一化を確保し、かつ、レーザデータ取得時の飛行コースによる制限をなくして汎用性を高めたレーザデータのエッジマッチ方法の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
航空測量の分野において、レーザデータの取得は、飛行体の飛行方向に対して直交方向にレーザを掃射しながら地物の高さ（標高）、および位置データを取得するもので、飛行体の直下におけるデータの信頼性が最も高く、レーザ振り角が大きくなるにつれ、すなわち、コース辺縁部にいくほど信頼性が低くなるという特性がある。
【００１４】
本発明は、上述したように、レーザデータの重複取得領域においていずれの飛行コースデータ１のオーバラップ領域データを採用するかは、主として、計測領域の全範囲にわたって均一な精度を有する計測データを得る上で非常に重要であるとういう点、およびレーザデータの信頼性が飛行体直下に接近するにつれて高くなる点に着目してなされたもので、
所定飛行コース上を飛行する飛行体上から航空機レーザスキャナにより取得した複数の飛行コースデータ１が同一領域から取得したオーバラップ領域データを含む場合において、前記複数のオーバラップ領域データのいずれかを選択して重複領域におけるレーザデータとして使用するレーザデータのエッジマッチ方法であって、
前記重複領域内における任意の着目点のレーザデータとして、前記着目点から各飛行コースの幅方向中心２との距離を基準として、該距離が最小な幅方向中心２が属する飛行コースのオーバラップ領域データが選択されるレーザデータのエッジマッチ方法として構成される。
【００１５】
したがって本発明において、重複領域における飛行コースデータ１の選択が幅方向中心２からの距離を基準に選択されるために、精度の高い方が優先的に使用されることとなり、精度を高めながらデータの均一性を確保することができる。
【００１６】
また、飛行コースが交叉状に重複している場合であっても、飛行コースデータ１の選択が可能であるために、汎用性が向上する。
【００１７】
飛行コースの幅方向中心２は、演算速度と要求される精度とを考慮しながら適宜定義することが可能であり、例えば、飛行コースデータ取得時の飛行コースの位置データ、あるいはジグザグ状に取得される飛行コースデータ１の走査方向変化点間の各レーザ走査線４の中心点からの１次あるいは複数次の回帰曲線を利用することができる。
【００１８】
さらに、幅方向中心２は、連続曲線（直線）として定義する以外に、上記飛行コースデータ１の走査方向変化点間の各レーザ走査線４の中心点列として定義することが可能であり、このように幅方向中心２を実測値をもとにした離散値の集合として定義することにより、回帰処理に伴う統計的誤差を排斥することができるために、オーバラップ領域データの選択精度がより高くなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１にレーザデータのエッジマッチ方法のフローチャートを示す。なお、理解を容易にするために、以下において本発明の処理手順を図示しながら説明するが、実際には、例示するような図化を要することなく、レーザデータに対する演算のみで処理が行われる。また、以下に示す方法は、以下に示す手順が記述されたプログラムが動作するコンピュータシステムによって自動処理が可能である。
【００２０】
図２は上述した従来例に示したと同様に、３本の平行な飛行コースに沿ってレーザデータを取得した場合を示す。説明の便宜上、以下、図において左から順に第１、第２、第３飛行コースデータ１−１〜１−３とすると、第１、第３飛行コースデータ１−１、１−３は相互に重なりがなく、第２飛行コースデータ１−２は第１、第３コースに所定幅で重複している。重複部分を明確にするために、図２（ｂ）〜（ｄ）に第１ないし第３飛行コースデータ１−１〜１−３を順次ハッチングして示す。なお、本明細書において、例えば、第１コースに対応する飛行コースデータ１に対しては、１−１、第２コースに対応する飛行コースデータ１に対しては１−２のように、コース番号に関連する要素にはコース番号を加えて付番する。
【００２１】
このようなレーザデータのエッジマッチ処理を行うに際して、まず、ステップＳ１で各飛行コースデータ１の中心点列（幅方向中心２）を演算する。レーザデータは、図３（ａ）において矢印で示す飛行方向に対して直交方向にレーザ光を掃射して得られることから、地上位置平面上においては、図３（ａ）に示すように、飛行方向に対してジグザグ状に配置され、各ポイントが高さ情報（標高情報）を有する一連のデータとして取得される。図３（ａ）において各測定ポイントに付された番号は、データ取得順番を示す。
【００２２】
また、取得される各レーザデータには、図３（ｂ）に示すように、レーザスキャン方向、正確には、反射光取得時における方向を示すフラグデータが付加される。図３（ｂ）に示した例においては、飛行方向に対して右側にレーザスキャンして得られたレーザデータに対しては、フラグ”０”が、左側にレーザスキャンして得られたレーザデータに対しては、フラグ”１”が割り当てられている。
【００２３】
この実施の形態において、中心点列２の演算は、上記フラグデータを利用して行われ、まず、レーザデータをデータ取得順に追尾し、各追尾方向線（レーザ走査線４）上にフラグの変化点を抽出する。図３（ｂ）にフラグの変化点を大きな黒丸で示す。
【００２４】
次いで、上記各追尾方向線４上に抽出された２点のフラグ変化点の地上位置平面上での中心点を演算し、これらを飛行方向線に配列して中心点列２を得る。図３（ｃ）に得られた中心点を白丸で示す。また、以上のようにして得られた全コース分の中心点列２を直線により結んだ状態を図４（ａ）に、図４（ｂ）に中心点列２が得られた第２飛行コースデータ１−２を示す。なお、各中心点２の配置がわかりやすいように、図４（ａ）において中心点列２は直線により結んだ状態で示されている。
【００２５】
以上のようにしてコース中心点列２を抽出した後、スキャン開始線と終了線をコース始終線６として抽出する（Ｓ２）。図４（ｃ）に全コースのコース始終線６を、図４（ｄ）に第２コースのコース始終線６を示す。なお、図１においてはコース中心点列２の抽出後にコース始終線６を抽出する場合を示したが、これを逆転し、コース始終線６の抽出をコース中心点列２の抽出に先行させることもできる。
【００２６】
次に、ステップＳ３において領域分割を行う。領域分割に先立ち、まず、エッジマッチ処理領域にメッシュを設定する。図５（ａ）に図２の下方側近傍の拡大図を、図５（ｂ）にメッシュを設定した状態をそれぞれ示す。
【００２７】
以上のようにしてメッシュを設定した後、以下の方法でメッシュ内の各セルのコースへの帰属を決定する。セルの帰属決定は、注目するセルから同心円状にコース中心点列２を探索し、最初に探索されたコース中心点列２の属するコースを当該注目セルの帰属コースに決定するという手順で行われる。
【００２８】
例えば、図５（ｃ）においてセルＡを注目セルとすると、セルＡの中心から漸次径寸法を増加させる探索円を描くと、最初に第２コースの中心点列２−２が探索円７Ａ上に位置するために、当該セルＡは第２コースに帰属するものと決定する。また、セルＢに示すように、探索円７Ｂ−０上にコースの始終線６−２を検出し、かつ、当該コース始終線６−２がスキャン終了位置である場合には、セルＢの中心とコース始終線の終端とを結ぶ線分８とコース始終線６−２より下方においては、コース属性”２”は付与されることはなく、図示の例では、探索円７Ｂ−２上に第２コースの中心点列２−２が最初に検出されるが、これを無視し、次に探索円７Ｂ−３上に検出された第３コースの中心点列２−３の存在により、当該セルＢに第３コースのコース属性を付与する。領域処理結果を図６（ａ）に、これに第２コースの飛行コースデータ１−２を重ねた状態を図６（ｂ）に示す。また、図６（ａ）には、付与されたコース属性がローマ数字で示されており、例えば、”Ｉ”と記入された領域は、第１コースに帰属することを示す。
次いで、ステップＳ４において、以上のようにして得られた領域分割の結果に基づいて飛行コースデータ１の選択を行う。飛行コースデータ１の選択は、飛行コースデータ１を、同一コースのコース属性が付与された分割領域３によりクリップして行われる。図６（ｃ）〜図６（ｅ）に処理結果、すなわち、第１〜第３飛行コースデータ１の採用範囲をハッチングを施して示す。
【００２９】
なお、以上において領域分割は、重複範囲の全セルについて帰属コースを探索して行われるが、この他に、図７に示すように、中心点列２を所定割合で拡幅することにより行うことができる。図７（ａ）は拡幅操作の途中を示すもので、拡幅境界線９が等比率で幅方向に広げられた状態を示す。この状態で、中央の拡幅境界線９−２により挟まれた領域にはコース属性”２”が付与され、この拡幅操作を繰り返すことにより、重複領域での領域分割が完了する。
【００３０】
また、この方法においては、飛行コース間に重み付けを行うことにより、飛行コースデータ１の選択を行うことも可能である。図７（ｂ）は第２コースに重み付けを行った処理を示すもので、まず、第２コースに対する拡幅処理が優先的に行われて当該領域に属性”２”が付与される。この後、他のコースの拡幅境界線９、例えば、図７（ｂ）における第１コースの拡幅境界線９−１が分割領域３に入り込んだ際には、図において破線で示すように、分割領域３の境界線としては採用されない。
【００３１】
このように、拡幅操作の回数、あるいは拡幅操作時における拡幅割合を変化させることにより領域分割の重み付けを行うことにより、中心点列２に近い飛行コースデータ１を優先的に採用することができる。
【００３２】
図８に他の適用例を示す。この例において、飛行コースデータ１は、ほぼ平行な３コースと、これらに交差する２コースにおいて取得される。本適用例において、説明の便宜上、図８（ａ）において縦方向に走る３本の飛行コースデータ１を左から第１、第２、第３コースと呼び、これらに交差する２コースを下から第４、第５コースと呼ぶ。各コースの形状の把握を容易にするために、図８（ｂ）〜図８（ｆ）に各コースにハッチングを施した飛行コースデータ１を示す。なお、図８はコース始終線６の一方側近傍のみを拡大して示す。
【００３３】
これら５コースのエッジマッチを行うに際し、上述したように、各コースの中心点列２と、コース始終線６を抽出する。図９（ａ）に抽出された中心点列２を、図９（ｂ）に第２コースでの中心点列２−２を示す。また、図９（ｃ）にコース始終線６を、図９（ｄ）に第２コースでの始終線６−２を示す。
【００３４】
この後、領域分割を行う。図１０（ａ）は、本例での領域分割後の状態を示すもので、図中ローマ数字は、領域に与えられたコース属性を示す。
【００３５】
この図１０（ａ）に示すように、領域分割により、レーザデータ平面は、複数の領域分割線により多数に区画された状態となり、次いで、図１０（ｂ）に示すように、この領域分割データ上に各飛行コースデータ１を重ね合わせ、コース属性の一致する領域内のデータのみを採用データとして選択する。図１０（ｂ）には領域分割データ上に第２飛行コースデータ１−２を重ね合わせた状態を示し、図１０（ｃ）に第２コースの飛行コースデータ１−２から領域属性が”ＩＩ”である分割領域３−３のみを採用データとして選択した状態を示す。
【００３６】
図１１以下に、図８に示す処理対象について、各飛行コースデータ１に重み付けを与えた場合の実施の形態を示す。この実施の形態において、重み付けは、第１〜３飛行コースデータ１−１〜１−３に与えられており、重み付けされたコースデータは、中心点列２、およびコース始終線６を抽出する際に優先採用される。図１１（ａ）は、重み付けされない飛行コースデータ１、すなわち、第４、第５飛行コースデータ１−４、１−５の中心点列２−４、２−５が、重み付けされた飛行コースデータ１、すなわち、第１〜３飛行コースデータ１の中心点列２−１〜２−３に交差した後は定義されないことを示し、図１１（ｂ）はこれに伴い、第４、第５飛行コースデータ１のコース開始線６−５、６−６が定義されないことを示している。
【００３７】
このようにして、重み付けされた飛行コースデータ１を優先して中心点列２、およびコース始終線６を求めた後、図１０に示すと同様に、領域分割を行った状態が図１２（ａ）に示されており、図１０（ａ）との比較から明らかなように、コース属性は、重み付けされたコースを中心に付与されており、この後、各飛行コースデータ１を領域分割データによりクリップして処理が終了する。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、データの均一化を確保し、かつ、レーザデータ取得時の飛行コースによる制限をなくして汎用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示すフローチャートである。
【図２】処理対象の飛行コースデータを示す図である。
【図３】中心点列の抽出ステップを示す図である。
【図４】中心点列抽出、およびコース始終線抽出ステップ完了状態を示す説明図である。
【図５】領域分割を示す説明図である。
【図６】領域分割終了からエッジマッチ処理終了までの説明図である。
【図７】図５の変形例を示す図である。
【図８】本発明の他の適用例を示す図である。
【図９】図８の処理対象に対する中心点列抽出、およびコース始終線抽出ステップ完了状態を示す説明図である。
【図１０】領域分割終了からエッジマッチ処理終了までの説明図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図１２】エッジマッチ処理による出力状態を示す図である。
【図１３】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　飛行コースデータ
２　　　　幅方向中心
３　　　　分割領域
４　　　　レーザ走査線
【図１】
2004138578.tif 000003
【図２】
2004138578.tif 000004
【図３】
2004138578.tif 000005
【図４】
2004138578.tif 000006
【図５】
2004138578.tif 000007
【図６】
2004138578.tif 000008
【図７】
2004138578.tif 000009
【図８】
2004138578.tif 000010
【図９】
2004138578.tif 000011
【図１０】
2004138578.tif 000012
【図１１】
2004138578.tif 000013
【図１２】
2004138578.tif 000014
【図１３】
2004138578.tif 000015