(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステレオ画像を立体視しながら図化して空間データを得る空間データの生産方法において、
内部標定に基づいて決められる板状の画像貼付曲面オブジェクトを生成するオブジェクト生成工程と、
異なる２つの航空写真を用い、一方の航空写真をテクスチャとして前記板状の画像貼付曲面オブジェクトに貼付して、左目用のテクスチャ付きオブジェクトを得るとともに、他方の航空写真をテクスチャとして前記板状の画像貼付曲面オブジェクトに貼付して、右目用のテクスチャ付きオブジェクトを得る貼付工程と、
撮影時の視点位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と視線方向（κ、φ、ω）に基づく外部標定によって、前記左右のテクスチャ付きオブジェクトを３次元仮想空間に配置して左右のステレオ画像モデルを生成するステレオモデル生成工程と、
３次元グラフィックスライブラリを用いて、前記視点位置と前記視線方向に基づく外部標定により前記左右のステレオ画像モデルを立体視可能な左右のステレオ画像にするとともに、該左右のステレオ画像を描画するステレオ画像作成工程と、
オペレータが前記左右のステレオ画像を立体視しながら図化して空間データを得る工程を含み、
前記左右の板状の画像貼付曲面オブジェクトの形状は、レンズの光学歪みを補正するような同心円状の波形によって決められる湾曲である、ことを特徴とする空間データの生産方法。
【請求項２】
前記ステレオ画像作成工程が、中間ファイルを形成することなく実行され、
前記中間ファイルが、エピポーラ画像であることを特徴とする請求項１の空間データの生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地理情報に関する図化システムに関するもので、特にステレオ映像の図化システムおよび前記ステレオ映像の図化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空写真などの測量写真等を図化するにあたって使用する図化システムは、急速な発展をしていて、多くの手段、方法が提案されている。また、最近は、アナログからデジタル化が進み、更にステレオ化も進んでいる。例えば、特許文献１にステレオ図化機が記載されている。また、各社から種々の図化システムが提供されていて、例えば、（株）トプコン社、三井建設株式会社、大日本コンサルタント株式会社等のホームページで紹介されている。
【特許文献１】特開平０８−２１０８５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図化システムは、もともと航空写真などのデータ量の多い映像を扱う上に、ステレオ化にあたって、中間ファイルを必要とするために、更にその情報量が多い問題点を有していた。前記中間ファイルとして、エピポーラ画像および／またはラディアルディストーション補正画像などがある。従って、前記中間ファイルを不要とすることができると取り扱う情報量が激減するため、用いるシステムの取り扱いが楽になり、効率化され、前記図化システムのみならず、これを含む綜合システムの負荷を減らすことができるので、前記中間ファイルを必要としない図化システムの出現が望まれていた。  
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者等は、３次元グラフィックスライブラリを用いて、異なる二つの映像で、測量写真あるいは地理情報に関するオブジェクトのステレオ映像を作成する工程を含み、前記映像が写真映像である場合には、少なくとも撮影点と方向とによる補正をする工程を含むことを特徴とする空間データを生産するための図化システムが、前記課題を解決するための手段として好ましいことを見出した。
【０００５】
測量写真の中で、航空写真でのステレオ化は、フライトラインに沿うように連続して撮影した多数の航空写真映像の中から、適切な２画面を選択し、この撮影位置の違いを利用して、ステレオ化を行うものである。写真映像を用いたステレオ映像方式は、古くから行われており、その理論も良く知られるところである。
【０００６】
ただ、通常のステレオ写真と異なり、例えば、航空写真においては、撮影時の撮影点、撮影方向がフライト中の飛行機の中からの撮影のために、撮影位置の安定性に悪いのが一般的である。そのため、これら撮影点（高度、緯度、経度）、撮影方向の情報をそれぞれの画像に対応させて記録するのが普通であって、これら撮影状況に関する情報と共に、撮影画像を保管するようにしている。ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）およびＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）の発達と共に航空写真の発達は大きい。これは、地上における固定カメラを用いた測量写真でも、撮影位置の補正が発達するに従って、写真測量の精度が上がってきていて、発達は大きい。
【０００７】
一方、これら測量結果を活用し、図化し、属性を付与するなどして空間データを得て、前記空間データを様々な応用に適用することの発達も大きく、前記空間データを得るための種々のシステムが提案されていると同時に得られた前記空間データを活用、応用するシステムも多く提案されている。
【０００８】
しかしながら、もともと測量写真などは、データ量が多いので、これを扱うシステムへの負荷が大きく、データ量削減の工夫も様々されているが十分ではない。例えば、得られた前記空間データから、編集等の目的で、オブジェクトを作成し、前記オブジェクトを観察して編集を行うことが行われているが、この場合の、オブジェクトも取り扱いも情報量の多さが抱える問題があった。
【０００９】
前記多数の測量写真映像の中から、適切な２枚を選択する方法は、例えば、特願２００４−１９５２０６に本特許出願人が詳しく記載したものを用いることが出来る。一方、空間データを用いた前記オブジェクトの場合は、多数の映像の中から適切なものを選択するという負荷がなくなる。
【００１０】
本発明は、ゲームなどの領域で、広く一般に知られている３次元グラフィックスライブラリを用いることで、中間ファイルを必要とせずに、立体視を可能にするもので、前記エピポーラ画像および／またはラディアルディストーション補正画像を必要とせずに、立体視を実現できるものである。用いる図化システムの基本プログラムは、公知のものを用いることができるが、立体視像を得る工程をゲーム等の分野で公知の３次元グラフィックスライブラリを適用させて得るものである。代表的な前記３次元グラフィックスライブラリとして、ＯｐｅｎＧＬあるいはＤｉｒｅｃｔＸと呼ばれるものが知られていて、本発明においても好ましく用いられる。
【００１１】
本発明において、前記異なる二つの映像は、測量写真の場合は、二枚の写真映像であるが、地理情報に関するオブジェクトの場合は、前記空間データから構成される立体視可能な二つの仮想物体像である。前記仮想物体像の場合は、様々な角度から立体視可能に構成することができるので、前記編集等の工程で、正確な判断で、編集が可能となる。前記仮想物体は、点、線、面等であることもある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、立体視するとき等に、中間ファイル（例えば、エピポーラ画像およびラディアルディストーション補正画像等）を必要としないので、処理が早く、且、容量が少なくて済むので、全体の処理を効率的に、短時間で行うことを可能にする効果を有する。従って、図化システムを含む空間データ生産システムのような綜合的システムに前記図化システムを組み込むにしても、容量を増大させることなく、効率的な綜合システムを構築できるものである。更に得られた空間データを使って、オブジェクトの立体視ができるので、前記空間データの修正、確認が容易にできて、前記空間データの品質の向上ができる。また、前記オブジェクトを任意の視点、視線から立体視することが容易にできるので、例えば、過高感を制御することで、地形形状表示あるいは縮尺にあった空間把握が可能で、得られる空間データの品質向上に非常に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図面により、更に詳しく説明する。図１は、本発明に係る図化システムの立体視機能の処理手順およびフローチャートを示すものである。１から６までは、処理あるいは工程を表し、１１から１６までは、ファイルを意味し、２１は手入力あるいは手作業を表していて、３１から３６までは、データあるいはメモリを意味する。４０は表示である。
【００１４】
１は、オブジェクトの生成工程であり、左右の板状の画像貼付曲面オブジェクトを生成するものである。レンズのキャリブレーション情報などの内部標定１１に基づき、前記板状の形状は決められる。ラディアルディストーションなどのレンズの光学歪みは、前記板状のオブジェクトの湾曲と同心円状の波形を利用して一般的な数式、理論で補正される。前記オブジェクトのデータは、左右、それぞれデータ３１および３２である。
【００１５】
オペレータは、本特許出願人の前記先願に係る発明を利用して、大量な画像群から、隣り合う２枚のステレオペア（左右画像）を選択を関係づけたステレオペア画像データ１２から適切なものを選択する。貼付工程２で、前記選択されたペアの画像は、テクスチャアとして、左右別々に、それぞれ適切な前記オブジェクトに例えば正射投影法で貼付され、左右のテクスチャ付きオブジェクトが得られる。
【００１６】
航空写真などの場合のように、撮影時の撮影位置、撮影方向、換言すると視点、視線方向は、それぞれ、撮影時点で、フライトの方向をＸとし、フライト平面内でフライト方向Ｘに直角な方向をＹとし、前記平面に垂直な方向をＺとして、これらとそれぞれ為す角度をκ、φ、ωとすると、撮影時の視点位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と視線方向（κ、φ、ω）が外部定位ファイル１３に左右別々にファイルされている。
【００１７】
ステレオモデル生成工程３で、前記外部定位ファイル１３の情報に基づき、前記テクスチャ付きオブジェクトを３次元仮想空間にステレオ画像モデルとして配置する。前記ステレオ画像モデルは、データ３５として、ステレオ描画工程４に送られる。前記外部定位ファイル１３の情報は、前記ステレオ描画工程４でも利用され、視点および視線による補正をして、ステレオ画像を立体視可能にする。前記公知の３次元グラフィックライブラリを用いて、中間ファイルを作成することなく、前記ステレオ画像をステレオモニタ４０に直接描画する。
【００１８】
前記ステレオモニタ上に表示された前記ステレオ画像を立体視２１しながら、前記オペレータが空間データを図化して、新規の空間データ１６が得られる。前記新規な空間データ１６は、既存の空間データ１４に同じ形式で格納される。
【００１９】
以上が、測量写真をステレオ図化する工程である。前記既存の空間データと前記新規な空間データが有しているオブジェクトの空間座標値に基づき、オブジェクトモデル生成工程５で、３次元仮想空間に望みの空間データを配置し、この配置された空間データを３次元オブジェクトモデルとする。
【００２０】
前記３次元オブジェクトモデルのデータ３６は、ステレオペアとして成り立つように、任意の２視点による補正をステレオ描画工程６で行い、前記異なる二つの映像とし、前記３次元グラフィックスライブラリを用いて、前記ステレオモニタ４０に中間ファイルを使わずに直接描画される。このとき、後の工程のステレオ立体視２１で、前記オペレータが見やすいように、設定を調整する。例えば、照明光源の位置、色、強さなどを調整し、コントラストを調整する。また、得られたオブジェクトの透過率を調整して、重複しているデータの視認性を向上させることができる。
【００２１】
前記オペレータは、前記ステレオモニタ４０で前記オブジェクトの立体視２１をしながら、前記オブジェクトに用いた空間データのエラーの確認あるいは修正を行う。このとき、前記オブジェクトを任意の視点から立体視が可能なので、エラーのチェックが容易になり、空間データの品質向上が図れる。
【００２２】
図示されていないが、前記図化システムに公知の３次元グラフィックスライブラリがインストールされていて、前記したように、前記ステレオ描画工程４および６で、前記３次元グラフィックスライブラリのダイレクトレンダリングの機能を使用して、直接描画している。一方、前記オブジェクトの生成工程１、前記貼付工程２、前記ステレオモデル生成工程３およびオブジェクトモデル生成工程５では、前記３次元グラフィックスライブラリのモデル生成機能と配置調整機能を利用している。  
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の１実施例にかかるシステムおよび手順のブロック図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  オブジェクトの生成工程
２  貼付工程
３  ステレオモデル生成工程
４  ステレオ描画工程
５  オブジェクトモデル生成工程
６  ステレオ描画工程
【図１】
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