空间信息数据库生成装置和空间信息数据库生成程序.pdf

本发明为了提供一种能够实现高测量精度的空间信息数据库生成装置和空间信息数据库生成程序，正射投影制作部(18)根据通过光学摄影机(10)所取得的地表面的光学图像制作正射投影图，DSM生成部(20)根据正射投影图生成DSM。此外，激光点群数据生成部(22)根据激光测量装置的地表面的激光测量结果来生成三维点群数据。目标生成部(24)对于每个建筑物等目标，将DSM的高度数据和三维点群数据的高度数据集中为一块。合成部(26)从上述集中为一块的DSM的高度数据和三维点群数据中抽取同一目标，根据各自的坐标信息建立关联，对于每个目标，将光学图像的高度信息置换成三维点群数据的高精度的高度信息。

1、  一种空间信息数据库生成装置，其特征在于，具有：
光学图像取得单元，从规定高度取得地表面的光学图像；
激光测量单元，从规定高度通过激光测量取得地表面的高度信息；
坐标取得单元，取得已取得了上述光学图像的位置和已进行了上述激光测量的位置的坐标信息；以及
合成单元，根据上述光学图像中包含的高度信息与利用上述激光测量所取得的高度信息的相似性及上述坐标信息，将上述光学图像和通过上述激光测量所取得的高度信息进行合成。

2、  根据权利要求1所述的空间信息数据库生成装置，其特征在于，
上述合成单元根据上述光学图像生成正射投影图，对于每个对象物，将根据上述正射投影图制作的数字地表模型的高度信息集中为一块，并且，对于每个对象物，将通过上述激光测量取得的高度信息集中为一块，根据上述集中为一块的各对象物的位置信息，在上述光学图像中合成通过上述激光测量取得的高度信息。

3、  一种空间信息数据库生成程序，其特征在于，使计算机执行下述处理：
根据光学图像生成正射投影图，
对于每个对象物，将根据上述正射投影图制作的数字地表模型的高度信息集中为一块，
对于每个对象物，将通过激光测量取得的高度信息集中为一块，
根据上述集中为一块的各对象物的位置信息，在上述光学图像中合成通过上述激光测量取得的高度信息。

空间信息数据库生成装置和空间信息数据库生成程序
技术领域
本发明涉及空间信息数据库生成装置和空间信息数据库生成程序。
背景技术
以前已开发出了各种各样的测量地表面形状的方法。例如，在使用飞机或人造卫星的测量中，根据通过光学摄影机取得的图像来测量平面位置，同时重叠摄影上述图像，通过对图像重叠区域进行立体处理来取得对象物的高度数据。下述专利文献1中公开了一种根据从人造卫星通过光学摄影机取得的立体图像生成地表面的三维数据库的技术。
专利文献1：日本特开2003-141575号公报
但是，在上述现有技术中，由于是使用光学摄影机的测量，因此，具有不能提高测量精度、特别是高度信息的精度的问题。
在此，为了提高高度信息的测量精度而考虑进行激光测量。但是，如上述专利文献1的第0009段中记载，由于以前还未确立从通过激光测量收集到的高度数据的集合中抽取一堆目标(建筑物)的技术，因此，必须要根据通过光学摄影机取得的照片图像手动指定建筑物的轮廓，将高度数据集中在目标单位中。此外，即使要合成上述目标和照片图像，由于在激光测量和基于光学摄影机的测量中使用互不相同的设备来收集数据，因此，观测坐标系不同，也具有不能容易进行位置对准的问题。
发明内容
本发明鉴于上述现有问题，其目的在于提供一种能够实现高测量精度的空间信息数据库生成装置和空间信息数据库生成程序。
为了达到上述目的，第一方案记载的空间信息数据库生成装置的发明的特征在于，具有：光学图像取得单元，从规定高度取得地表面的光学图像；激光测量单元，从规定高度通过激光测量取得地表面的高度信息；坐标取得单元，取得已取得了上述光学图像的位置和已进行了上述激光测量的位置的坐标信息；以及合成单元，根据上述光学图像中包含的高度信息与利用上述激光测量所取得的高度信息的相似性及上述坐标信息，将上述光学图像和通过上述激光测量所取得的高度信息进行合成。
第二方案记载的发明的特征在于，在第一方案记载的空间信息数据库生成装置中，上述合成单元根据上述光学图像生成正射投影图，对于每个对象物，将根据上述正射投影图制作的数字地表模型的高度信息集中为一块，并且，对于每个对象物，将通过上述激光测量取得的高度信息集中为一块，根据上述集中为一块的各对象物的位置信息，在上述光学图像中合成通过上述激光测量取得的高度信息。
第三方案记载的空间信息数据库生成程序的发明的特征在于，使计算机执行下述处理：根据光学图像生成正射投影图，对于每个对象物，将根据上述正射投影图制作的数字地表模型的高度信息集中为一块，对于每个对象物，将通过激光测量取得的高度信息集中为一块，根据上述集中为一块的各对象物的位置信息，在上述光学图像中合成通过上述激光测量取得的高度信息。
发明效果
根据上述本发明，能够实现能生成高精度的空间信息数据库的空间信息数据库生成装置和空间信息数据库生成程序。
附图说明
图1是示出本发明涉及的空间信息数据库生成装置的一个实施方式的结构例的图。
图2是在飞机中搭载本发明涉及的空间信息数据库生成装置、并进行地表面的测量时的说明图。
图3是图1所示的控制部的一个实施方式的功能框图。
图4是图1所示的控制部的工作例的流程图。
图5是光学图像与三维点群数据的合成处理的说明图。
附图标记的说明
10  光学摄影机、12  激光测量装置、14  坐标取得装置、16  控制装置、18  正射投影制作部、20  DSM生成部、22  激光点群数据生成部、24目标生成部、26  合成部、100  飞机、102  GPS卫星、104  GPS地面参照站
具体实施方式
以下，根据附图说明用于实施本发明的最佳方式(以下称作实施方式)。
图1中示出本发明涉及的空间信息数据库生成装置的一个实施方式的结构例。在图1中，空间信息数据库生成装置的结构包括光学摄影机10、激光测量装置12、坐标取得装置14和控制装置16。再有，本实施方式的空间信息数据库生成装置根据从飞机或人造卫星进行了地表面的测量的数据，生成空间信息数据库。
光学摄影机10由例如数字摄影机构成，取得地表面的光学图像。再有，图1中仅记载有1台光学摄影机10，但构成为能够同时从2个方向取得光学图像进行立体处理。这样就能够得到包含三维位置信息的光学图像信息。
激光测量装置12的结构包括激光的照射装置和接收装置，向地表面照射激光，根据直到反射回来的时间求出距离，取得地表面的高度信息。该情况下，通过考虑激光照射时的角度，就能够对计测对象的三维位置进行计测。再有，由于以规定的点数(例如，2点/m²)来对预先指定的计测范围进行计测，因此，作为测量结果，能得到已将三维位置信息和受光强度(激光反射强度)数值化了的、被称作点群数据(三维点群数据)的点数据的集合。再有，最好在上述三维位置信息中包含有后述的坐标取得装置14所取得的坐标信息。
坐标取得装置14的结构包括例如GPS(Global Positioning System：全球测位系统)接收机和IMU(Inertial Measurement Unit：惯性计测装置)，取得利用上述光学摄影机10和激光测量装置12所得到的测量位置的坐标信息。将取得的坐标信息与对应的光学图像和三维点群数据建立关联。
控制装置16由计算机等数据处理装置构成，求出上述光学摄影机10取得的光学图像中所包含的高度信息与上述激光测量装置12取得的高度信息的相似性，根据该相似性和上述坐标取得装置14所取得的坐标信息，在上述光学图像中合成上述高度信息。关于合成处理，以后进行叙述。
图2中示出在飞机中搭载图1所示的空间信息数据库生成装置并进行地表面的测量时的说明图。在图2中，在飞机100中搭载有图1中所述的空间信息数据库生成装置中的至少光学摄影机1O、激光测量装置12和坐标取得装置14。坐标取得装置14从GPS卫星(美国宇航援助卫星)102接收规定的信号，与IMU协作取得坐标信息。这时，也可以使用GPS地面参照站(国土地理院电子基准站)104的修正数据来修正上述所取得的坐标信息。
飞机100在测量地域上空飞行，利用光学摄影机10和激光测量装置12，在各测量点a、b、...、i、...进行地表面的光学摄影和激光测量。此外，坐标取得装置14在进行了光学摄影和激光测量的时刻取得坐标。这样，就能够将坐标信息与光学摄影到的图像和激光测量到的点建立关联。
图3中示出图1所示的控制装置16的一个实施方式的功能框图。在图3中，控制装置16的结构包括正射投影制作部18、DSM生成部20、激光点群数据生成部22、目标生成部24和合成部26。利用中央处理装置(例如可以使用CPU)和控制CPU的处理工作的程序来实现这些控制装置16的各功能，例如可以在个人计算机上构成。
正射投影制作部18根据光学摄影机10取得的地表面的光学图像制作正射投影图(正射校正(TRUE ORTHORECTIFICATION))。在该正射投影图中，每个像素具有高度信息。
DSM生成部20使用上述正射投影图的高度信息，生成包括建筑物和树木等的地表面的数字地表模型(DSM：Digital Surface Mode)。在正射投影图中，由于不产生存在于地表面上的建筑物等的倒翻，因此能够容易生成DSM。
激光点群数据生成部22根据激光测量装置12的地表面激光测量结果来生成三维点群数据。
目标生成部24对于每个建筑物等对象物(目标)，将上述DSM生成部20所生成的DSM的高度数据和激光点群数据生成部22所生成的地表面的三维点群数据的高度数据集中为一块(一塊化(日语))。
合成部26对于每个上述目标生成部24集中为一块的DSM的高度数据和三维点群数据，抽取坐标取得装置14所取得的坐标信息，根据该坐标信息，对每个目标进行光学图像和三维点群数据的合成。在该合成处理中，将光学图像所具有的高度信息置换成通过激光测量所得到的三维点群数据的高精度的高度信息。这样，就能够得到具有高精度的高度信息的光学图像，能够生成高精度的空间信息数据库。
图4中示出上述控制装置16的工作例的流程。此外，图5(a)、(b)、(c)中示出控制装置16中的光学图像和三维点群数据的合成处理的说明图。再有，图4中以已向控制装置16中输入了由光学摄影机10取得的地表面的光学图像和由激光测量装置12测量的地表面的激光测量结果为前提。
在图4中，正射投影制作部18根据上述光学图像制作正射投影图，DSM生成部20根据正射投影图生成DSM(S1)。
图5(a)是根据2个建筑物A、B所存在的测量地域的光学图像生成的DSM的例子。在光学图像的情况下，能够使建筑物A、B的轮廓成为鲜明的DSM。
此外，在图4中，激光点群数据生成部22根据激光测量装置12测量的地表面的激光测量结果来生成三维点群数据(S2)。
图5(b)是对与图5(a)相同的测量地域进行激光测量的情况的概念图。在激光测量中，向建筑物A、B及其周边照射激光，取得照射点的高度信息。用图5(b)的白色圆(○)表示取得了该高度信息的点(激光测量点)。
接着，目标生成部24对于每个建筑物等目标，将DSM高度数据和三维点群数据的高度数据集中为一块(S3)。
若将DSM高度数据集中为一块，就能将例如图5(a)中示出的建筑物A、B识别为一个个的目标。此外，若将三维点群数据的高度数据集中为一块，就能如图5(c)所示地将建筑物A、B上的激光测量点分组，将属于建筑物A、B的测量点的组识别为不同目标。这样，就能将DSM高度数据和三维点群数据的高度数据，与每个具有相似性的目标建立关联。
接着，合成部26从上述集中为一块的DSM的高度数据和三维点群数据中抽取同一目标，进行关联的建立(S4)。坐标取得装置14取得该关联，使用使光学图像和三维点群数据中具有的坐标信息，判定各目标的位置信息(包括地坐标的地表面坐标)是否一致。这样，就能够进行例如图5(a)的建筑物A、B与图5(c)的建筑物A、B的关联建立。
另外，合成部26对于每个已建立了关联的目标，将光学图像所具有的高度信息置换成由激光测量得到的三维点群数据的高精度的高度信息(S5)。
利用以上步骤，就能够得到在光学图像中反映了由激光测量所取得的高精度的高度信息的高精度空间信息数据库。