地図変化検出装置、地図変化検出方法およびプログラム
【課題】ステレオ画像から得られる３次元データを用いて２次元地図上の家屋、建築物などの変化を検出する。
【解決手段】地図に記載される対象となる地物の変化を検出する変化検出装置１００であって、複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオ処理部５０と、ステレオ処理部５０で抽出したデジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ計算部６０と、地物高さ計算部６０で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、対象となる地物の変化を検出する滅失判定部８０又は新築判定部９０と、を備える。高所領域抽出部７０は、地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と地図データとを比較して、対象となる地物の変化を検出してもよい。
【解決手段】地図に記載される対象となる地物の変化を検出する変化検出装置１００であって、複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオ処理部５０と、ステレオ処理部５０で抽出したデジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ計算部６０と、地物高さ計算部６０で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、対象となる地物の変化を検出する滅失判定部８０又は新築判定部９０と、を備える。高所領域抽出部７０は、地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と地図データとを比較して、対象となる地物の変化を検出してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地図上の家屋、建築物などの変化を検出する地図変化検出装置に関し、特にステレオ画像から得られるデジタル表層モデルデータを用いて２次元地図上の家屋、建築物などの変化を検出する地図変化検出装置、地図変化検出方法および地図変化検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地図の変化を検出する方法として、航空写真上に地図を投影し、目視により地図上の建築物と航空写真上の建築物を１件ずつ比較することで、家屋の変化を検出する方法がある。しかし、この手法では、地図上の建築物の変化をすべて目視により調査するために多大なコストがかかり、また、人手による作業のために検出漏れが発生するという問題があった。
【０００３】
地図の変化とは、建物の滅失または建物の新築を原因とする変化を指す。建物の滅失とは、建物がなくなり更地になることをいう。また、建物の新築とは、更地に新たな建物が追加されることをいう。
【０００４】
このような事情から、例えば、特開２００２−６３５８０号公報（特許文献１）に記載されているように、航空写真や衛星画像などを用いた地図変化検出方法が提案されている。特許文献１には、航空写真や衛星画像によって同一地域を撮像した２種類以上の画像を利用し、地図上の家屋形状から作成した不定形窓と一致する建物を画像中から自動的に探し、不定形窓が存在しない場合は建物が消失していることを知らせるイメージマッチング方法が記載されている。
【０００５】
その他、新旧の画像データ又はレーザデータから建物などの変化を判定する技術が、特許文献２、特許文献５、６に記載されている。また、特許文献３及び４には、地図と画像データを照合して、新規地物を検出するなどの変化を判定する技術が記載されている。
【０００６】
なお、特許文献７には、ステレオ画像から３次元の数値データを求める方法が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６３５８０号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７２４５号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８５３０号公報
【特許文献４】特開２００５−２３４６０３号公報
【特許文献５】特開２００７−３２４４号公報
【特許文献６】特開２００７−３４８０８号公報
【特許文献７】特開平０３−１６７６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の関連する技術においては、以下に述べるような問題点があった。
特許文献１を一例とする関連する技術においては、地図変化の検出漏れが発生する場合がある。その理由は、イメージマッチングの結果から建物の滅失を判定するので、類似形状の家屋が多数存在する場合にはイメージマッチングに失敗するため、本来の滅失家屋が検出されない場合があるからである。
【０００９】
また、地図上に建物が存在することが前提であるため、地図上に存在しない建物が新しく作られているような、建物の新築を検出することができないという問題がある。そのため、地図の更新作業を行なう際には、新築である建物を目視により調査する必要があり、調査のために多大なコストがかかること、また、人手による作業のために検出漏れが発生するという問題は引き続き残っている。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題を解消し、変化の検出にかかるコストを抑え、漏れの少ない検出を行なうために、地図上の建築物の変化を自動的に検出し、変化のある建築物の箇所のみを検出する地図変化検出装置、地図変化検出方法、および地図変化検出プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る地図変化検出装置は、地図に記載される対象となる地物の変化を検出する地図変化検出装置であって、複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理手段と、前記ステレオマッチング処理手段で抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出手段と、前記地物高さ抽出手段で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出する変化検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記変化検出手段は、前記地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と前記地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする。
【００１３】
前記変化検出手段は、前記地図データに対象となる地物が存在しない地点において、前記地物高さデータが正である場合、又は、前記地図データに対象となる地物が存在する地点において、前記地物高さデータが所定の値以下である場合に、前記対象となる地物の変化を検出するように構成してもよい。
【００１４】
好ましくは、前記変化検出手段は、前記地図データに対象となる地物が存在しない領域において、前記高所領域の１つの部分集合が所定の密度を超え、かつ所定の面積を超える場合に、前記対象となる地物の変化を検出する。
【００１５】
好ましくは、前記変化検出手段は、前記地図データの任意の地物内において、前記高所領域が所定の面積以下の場合に、該地物の変化を検出する。
【００１６】
本発明の第２の観点に係る地図変化検出方法は、地図上の所定領域に含まれる対象となる地物の変化を検出する地図変化検出方法であって、複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理ステップと、前記ステレオマッチング処理ステップで抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出ステップと、前記地物高さ抽出ステップで抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出する変化検出ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記変化検出ステップは、前記地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と前記地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする。
【００１８】
前記変化検出ステップは、前記地図データに対象となる地物が存在しない地点において、前記地物高さデータが正である場合、又は、前記地図データに対象となる地物が存在する地点において、前記地物高さデータが所定の値以下である場合に、前記対象となる地物の変化を検出するよう構成してもよい。
【００１９】
好ましくは、前記変化検出ステップは、前記地図データに対象となる地物が存在しない領域において、前記高所領域の１つの部分集合が所定の密度を超え、かつ所定の面積を超える場合に、前記対象となる地物の変化を検出する。
【００２０】
好ましくは、前記変化検出ステップは、前記地図データの任意の地物内において、前記高所領域が所定の面積以下の場合に、該地物の変化を検出する。
【００２１】
本発明の第３の観点に係るプログラムは、コンピュータを、複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理手段と、前記ステレオマッチング処理手段で抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出手段と、前記地物高さ抽出手段で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、地図に記載される対象となる地物の変化を検出する変化検出手段と、して機能させることを特徴とする
【００２２】
地物とは地表面上に存在する建築物や樹木などの地物の総称である。デジタル表層モデルデータ（Digital Surface Model Data：以下、ＤＳＭデータという）とは、３次元の座標系により地表の凹凸を表現したものである。ステレオマッチング処理とは、異なる視点から撮影した複数の画像について、同一の点を撮像している各画像中の対応点を求め、その視差を用いて三角測量の原理によって対象までの奥行きや形状を求める処理のことである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の地図変化検出装置によれば、画像から得られるＤＳＭデータから地図上の対象の変化を高速で自動的に検出するため、低コストで漏れの少ない変化検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。本実施例では、地図上の所定領域に含まれる対象の変化を、同地域を上空から撮影した複数の画像データから検出する。
【００２５】
本実施例では、地図中の建物の変化の検出について説明する。図１は、本発明の実施例に係る変化検出装置１００の構成の一例を示すブロック図である。
【００２６】
変化検出装置１００は、航空画像データ入力部１０と、メッシュデータ入力部２０と、地図データ入力部３０と、判定規則入力部４０と、判定規則記憶部４１と、ステレオ処理部５０と、地物高さ計算部６０と、高所領域抽出部７０と、滅失判定部８０と、新築判定部９０と、変化検出プログラム１１０とを備える。
【００２７】
航空画像データ入力部１０は、画像データを入力する機能を有し、ステレオマッチング処理に使用する複数の航空画像データを入力する。航空画像とは、デジタル画像に変換された航空写真の画像である。
【００２８】
図９は、航空画像データに変換される航空写真の一例を模式的に示す。図９に示される航空写真は、上空を飛行する航空機から連続撮影された、航空写真１０１Ａと航空写真１０１Ｂから構成される。航空写真１０１Ａと航空写真１０１Ｂとは、航空機の進行方向について６０％オーバーラップして撮影されたものである。
【００２９】
本実施例における航空画像は、航空写真１０１Ａ、航空写真１０１Ｂを一例とする航空写真がデジタル変換されて生成された画像である。本発明に用いる画像は、航空画像に限定されるものではなく、デジタル化された衛星写真による画像や、一般的なデジタルカメラで撮影したデジタル画像や、一般的なアナログカメラで撮影したアナログ写真をスキャニングでデジタル化したデジタル画像などであってもよい。
【００３０】
メッシュデータ入力部２０は、所定の領域の地表面の標高を記録したメッシュデータを入力する機能を有し、変化検出を行う領域のメッシュデータを入力する。メッシュデータとは、地表面を格子状に区切ってそれぞれのマス目の標高値を表すデータである。
【００３１】
後述するように、地物高さ計算部６０においては、ＤＳＭデータとメッシュデータとの差から、地物高さデータを抽出する。したがって、メッシュデータは、ＤＳＭデータと同一の格子形状を含むことが望ましい。
【００３２】
地図データ入力部３０は、地図データを入力する機能を有し、変化検出を行う領域の地図データを入力する。地図データは地図上の家屋、道路、樹木、その他の位置、形、大きさなどの情報を保持しているデータである。
【００３３】
図１０は、地図データの一例を示す図である。図１０に示される地図データは、建物２０１Ａおよび街区２０１Ｂから成り、両者の頂点座標には経度と緯度の情報が付与されている。建物２０１Ａおよび街区２０１Ｂには、両者の頂点の接続情報であるベクタ情報が含まれるが、頂点間の線分に関する情報は含まれていない。
【００３４】
本実施例では、例えば図１０に示す地図のデジタルデータを用いる。図１０は本発明に用いる地図データの一例である。本発明に用いる地図データは、建物や街区の輪郭の各座標の経度緯度の情報を有するラスタ情報地図や、樹木、等高線、電線等を含む地図であってもよい。また、個々の建物２０１Ａおよび街区２０１Ｂには、住所や築年数、面積等の情報が付与されていてもよい。
【００３５】
判定規則入力部４０は、判定規則を入力する機能を有し、変化検出を行う際の閾値を入力する。判定規則入力部４０により入力した判定規則は、判定規則記憶部４１に保存され、変化検出を行う際には判定規則を判定規則記憶部４１より適時取得する。
【００３６】
判定規則入力部４０に入力する判定規則は、所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を取得する際の高所抽出閾値、判定種別、滅失判定を行う際の滅失判定閾値、新築判定を行う場合の新築判定閾値などを含む。
【００３７】
ステレオ処理部５０は、複数の航空画像データに対してステレオマッチング処理を行い、三角測量の原理によって、ＤＳＭデータを生成する。例えば、一組の航空写真１０１Ａ、航空写真１０１Ｂ間では、対応する地物の位置が、所定の位置ずれ(視差)を生じているので、ステレオマッチング処理は、この位置ずれを計測することにより、地物の表層の高さを含む標高値を有する高さデータを求める。
【００３８】
上記位置ずれの量は、通常２つの画像の中で、対応する付近の小領域の画像相関をとり、相関係数が最大となる位置から測定される。取得された画像全体にわたって画像相関の処理を行うことにより、一定間隔の格子形状ごとに標高値を面的に計測することでＤＳＭデータが生成される。ＤＳＭデータは、ステレオマッチング処理で求めた上記標高値を有する高さデータを含む。したがって、ＤＳＭデータは、例えば、建物の最表層の高さデータを含む。
【００３９】
なお、ステレオマッチング処理を行うための手法には、一般的な特徴量を求めて対応付けるものや、左右画像の相関を求めるものなど、様々なものが存在するが、本実施例におけるステレオマッチング処理に使用される手法に制限はない。例えば、特公平８−１６９３０に記載のステレオマッチング処理を使用してもよい。
【００４０】
地物高さ計算部６０は、地物高さを計算する機能を有し、ＤＳＭデータとメッシュデータとの差から地物高さデータを計算する。地物高さデータとは、ＤＳＭデータとメッシュデータとの差分から得られる、地物のみの高さを含むデータである。よって、斜面に立つ地物の場合は、地物高さが傾いて得られる場合がある。
【００４１】
高所領域抽出部７０は、地物高さデータから所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出する機能を有する。高所領域抽出部７０は、判定規則記憶部４１から入力した高所抽出閾値と、地図データ入力部３０から入力した地図データとを用いて、高所領域とそれ以外を分ける抽出済み地物高さデータを生成する。抽出済み地物高さデータとは、ユーザが指定した閾値より低い箇所の高さを０とした地物高さのデータである。高所領域とは、抽出済み地物高さデータのうち、高さが０より大きい箇所の領域のことである。
【００４２】
また、高所領域抽出部７０は、判定規則記憶部４１から取得した判定種別に基づき、地図上の建物内側高所領域の面積または建物外側高所領域の面積を抽出する。ここで、建物内側高所領域とは、高所領域のうち、地図上の建物の内側にのみ存在する高所領域のことである。建物外側高所領域とは、高所領域のうち、地図上の建物の外側にのみ存在する高所領域のことである。
【００４３】
滅失判定部８０は、地図上の建物が滅失であるかどうかの判定を行う機能を有し、建物内側高所領域の面積が、判定規則記憶部４１から入力した面積以上かどうかを判定することで滅失の有無を判定する。
【００４４】
新築判定部９０は、領域中の建物外側高所領域が新築であるかどうかの判定を行う機能を有し、建物外側高所領域の面積が、判定規則記憶部４１から入力した面積以上かどうかを判定することで新築の有無を判定する。
【００４５】
変化検出プログラム１１０は、変化検出装置１００の上記各構成要素の各機能について、回路部品に実装されてハードウェア的に実現し、または、コンピュータ処理装置上で実行されることにより、ソフトウェア的に実現することができる。
【００４６】
図２は、本実施例に係る高所領域抽出部７０の構成の一例を示すブロック図である。高所領域抽出部７０は、高所抽出処理部７１と、判定種別処理部７２と、建物内側判定部７３と、建物内側高所領域面積計算部７４と、建物外側判定部７５と、建物外側高所領域ラベリング部７６と、建物外側高所領域面積計算部７７とを備えている。
【００４７】
高所抽出処理部７１は、地物高さデータから閾値以上の高所領域を抽出する機能を有し、判定規則記憶部４１から取得した高所抽出閾値よりも高い地物高さデータを抽出する。
【００４８】
判定種別処理部７２は、判定種別により処理の流れを分ける機能を有し、判定規則記憶部４１から取得した判定種別により、抽出済みの地物高さデータを使用した処理の流れを滅失判定用と新築判定用に分ける。
【００４９】
建物内側判定部７３は、抽出済みの地物高さデータから建物内側の高所領域のみを抽出する機能を有し、画素単位で地物高さデータが建物内側かどうかを判定し、建物内側にある地物高さデータからなる建物内側高所領域を抽出する。ここで、画素とは、画像データ、ＤＳＭデータ、メッシュデータ、地物高さデータが有する色情報、経緯度および高さ情報、輝度値等の領域の最小単位である。
【００５０】
建物内側高所領域面積計算部７４は、建物内側高所領域の面積を計算する機能を有し、地図上の建物ごとに存在する建物内側高所領域について、それぞれの建物ごとに高所領域の面積を計算する。
【００５１】
建物外側判定部７５は、抽出済みの地物高さデータから建物外側の高所領域のみを抽出する機能を有し、画素単位で地物高さデータが建物外側かどうかを判定し、建物外側にある地物高さデータからなる建物外側高所領域を抽出する。
【００５２】
建物外側高所領域ラベリング部７６は、建物外側高所領域をラベリング処理する機能を有し、建物外側にある高所領域についてラベル付けを行なう。ラベリング処理とは、隣接している２つの画素が建物外側高所領域である際に、両画素間に同一のラベルを与える処理であり、近隣の抽出画素を一まとまりの領域として抽出する処理である。
【００５３】
建物外側高所領域面積計算部７７では、建物外側高所領域の面積を計算する機能を有し、ラベル付けされた建物外側の高所領域について、それぞれのラベルごとに高所領域の面積を計算する。
【００５４】
図３は、本実施例に係る変化検出装置１００の物理的な構成の一例を示すブロック図である。本発明に係る変化検出装置１００は、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現することができ、ＣＰＵ（Central Processeing Unit）２０１、主記憶部２０２、提示部２０３、入力部２０４、インタフェース部２０５、補助記憶部２０６及びシステムバス２０７から構成される。主記憶部２０２、提示部２０３、入力部２０４、インタフェース部２０５及び補助記憶部２０６はいずれもシステムバス２０７を介してＣＰＵ２０１に接続されている。
【００５５】
ＣＰＵ２０１は、補助記憶部２０６に記憶されているプログラムに従って、上記の変化検出の処理を実行する。
【００５６】
主記憶部２０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメインメモリであり、データの作業領域やデータの一時退避領域に用いられる。提示部２０３は、ディスプレイやプリンタ、スピーカ等を含み、変化検出装置１００の処理結果を提示する。入力部２０４は、キーボードやマウス等から構成され、オペレータの指示を入力する。インタフェース部２０５は、周辺機器と接続してデータの送受信を行なう。
【００５７】
補助記憶部２０６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリから構成され、前記の処理をＣＰＵ２０１に行わせるためのプログラムを予め記憶し、また、ＣＰＵ２０１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータをＣＰＵ２０１に供給し、ＣＰＵ２０１から供給されたデータを記憶する。
【００５８】
本発明による変化検出装置１００は、上記の変化検出の機能を実現する回路を組み込んだＬＳＩ（Large Scale Integration）等のハードウェア部品から構成される回路を実装して、電子回路として構成することができる。また、上記の各機能を行う変化検出プログラム１１０を、コンピュータ処理装置上のＣＰＵ２０１で実行することにより、ソフトウェア的に変化検出装置１００を実現することができる。その場合、ＣＰＵ２０１は、補助記憶部２０６に格納されている変化検出プログラム１１０を、主記憶部２０２にロードして実行し、各部の動作を制御して上記の各機能を行わせることによって、変化検出装置１００をソフトウェア的に実現する。
【００５９】
次に、図４〜図８Ｇのフローチャートを参照して本実施例に係る変化検出装置１００の動作について説明する。なお、上述のように、変化検出装置１００の動作は、変化検出プログラム１１０が、主記憶部２０２、提示部２０３、入力部２０４、インタフェース部２０５及び補助記憶部２０６を資源として用いて、ＣＰＵ２０１の上で動作することによって行う。
【００６０】
図４は、本発明の実施例に係る変化検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。地物高さ計算部６０は、ステレオ処理部５０により作成されたＤＳＭデータと、メッシュデータ入力部２０により入力されたメッシュデータとを用いて地物高さデータを作成する（ステップＳ１）。地物高さ計算部６０は、地物高さデータを高所領域抽出部７０に渡す。高所領域抽出部７０は、地図データ入力部３０を介して地図上建物データを取得する（ステップＳ２）。地物高さデータを受け取った高所領域抽出部７０は、所定の閾値以上の高さである高所領域を抽出する（ステップＳ３）。
【００６１】
高所領域抽出部７０と滅失判定部８０及び新築判定部９０は、高所領域、地図上建物データ及び所定の閾値を用いた方法で、変化の判定処理を行う（ステップＳ４）。高所領域抽出部７０は、滅失判定と新築判定のそれぞれの場合に応じた高所領域の面積を計算する。そして、滅失判定部８０または新築判定部９０は、所定の閾値を用いた方法に従って変化の検出を行なう。
【００６２】
高所領域抽出部７０は、ステップＳ４において、判定規則記憶部４１に予め保持されている高所抽出閾値および判定種別に従って、滅失判定と新築判定のそれぞれの場合に応じた高所領域の面積を計算する。また、高所領域抽出部７０は、ステップＳ４において、判定規則記憶部４１に予め保持されている滅失判定閾値および新築判定閾値に従って、滅失判定と新築判定のそれぞれの場合に応じた高所領域の面積を計算する。そして、それらの結果に基づいて、滅失判定部８０は、建物の滅失判定を行い、また新築判定部９０は、建物の新築判定を行う。
【００６３】
図５は、図４のステップＳ１に示された、地物高さデータを取得する動作の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
まず、航空画像データ入力部１０が、複数の航空画像データを入力する（ステップＰ１）。この際、入力する複数の航空画像データは、異なる撮影地点から撮影された航空画像データである。例えば、図９に示す航空写真１０１Ａの画像データと、航空写真１０１Ｂの画像データとを入力する。なお、入力する航空画像データは、地図の変化を検出するために、地図を作成したデータを確定した後に撮影したものである。
【００６５】
ステレオ処理部５０は、航空画像データ入力部１０から複数の航空画像を入力し、ステレオマッチング処理を行い、ＤＳＭデータを抽出する（ステップＰ２）。一方、メッシュデータ入力部２０は、変化検出対象地域のメッシュデータを入力する（ステップＰ３）。
【００６６】
地物高さ計算部６０は、ステレオ処理部５０にて抽出したＤＳＭデータと、メッシュデータ入力部２０にて入力したメッシュデータとを入力し、画素単位でＤＳＭデータとメッシュデータとの差分を取り、地物高さデータの抽出を行なう（ステップＰ４）。
以上により、図４のステップＳ１に示された地物高さデータの取得を行なうことができる。
【００６７】
図６は、図４のステップＳ２に示された、地図上の建物データを取得する動作の一例を示すフローチャートである。
【００６８】
地図データ入力部３０が、地図上の建物データを入力する（ステップＱ１）。入力する地図データは、家屋や道路などの地物の情報が保持されているものである。地図データは、地図データ中の地物に経度緯度等の位置情報が付与されているか、地図が表している範囲と実世界の特定範囲とを対応付ける情報が付与されている必要がある。
【００６９】
次に、地図データには道路や街区等の情報が含まれるため、地図データから建物データのみを抽出する（ステップＱ２）。以上により、図４のステップＳ２に示された地図上建物データの取得を行なう。
【００７０】
図４のステップＳ３に示された高所領域の抽出処理は、高所領域抽出部７０の高所抽出処理部７１（図２参照）の処理である。図７は高所抽出処理部７１において、高所領域抽出処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【００７１】
高所抽出処理部７１は、判定規則記憶部４１に予め保持されている高所抽出閾値を入力する（ステップＲ１）。そして、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＲ２）。注目画素とは、現在処理を行なっている画素を指し、任意の画素を最初の注目画素として初期化する。
【００７２】
次に、注目画素について、その画素の地物高さデータが高所抽出閾値以上かどうか判定する（ステップＲ３）。注目画素の地物高さデータが高所抽出閾値未満である場合は（ステップＲ３；ＮＯ）、その画素の地物高さの値を０とする（ステップＲ４）。また、注目画素の地物高さデータが高所抽出閾値以上である場合は（ステップＲ３；ＹＥＳ）、その画素の地物高さの値をそのままとする。
【００７３】
次に、全ての画素に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＲ５）。全ての画素に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＲ５；ＮＯ）、注目画素を他の未処理の画素に移し（ステップＲ６）、ステップＲ３の処理を再び実行する。全ての画素に対して処理が行なわれている場合は（ステップＲ５；ＹＥＳ）、高所領域の抽出処理を終了する。
【００７４】
以上により、地物高さデータから、ユーザが指定した閾値以上の高さの領域のみを保持する、抽出済み地物高さデータを生成することができる。
【００７５】
次に、図４のフローチャートの判定処理（ステップＳ４）の動作を詳細に説明する。図８Ａ〜図８Ｇは、ステップＳ４の判定処理の動作を各部の処理に分けて説明するフローチャートである。
【００７６】
図８Ａは、高所領域抽出部７０において、判定種別処理の動作の一例を示すフローチャートである。判定種別処理部７２（図２参照）は、判定規則記憶部４１に予め保持されている判定種別を入力する（ステップＡ１）。そして、入力された判定種別が新築か滅失かを判定する（ステップＡ２）。
【００７７】
入力された判定種別が滅失である場合は（ステップＡ２；ＮＯ）、この後の処理については滅失判定を行なうものとする（ステップＡ３）。入力された判定種別が新築である場合は（ステップＡ２；ＹＥＳ）、この後の処理については新築判定を行なうものとする（ステップＡ４）。
【００７８】
以上により、ユーザが入力した判定種別により、滅失判定または新築判定の処理を分けることができる。
【００７９】
図８Ｂは、高所領域抽出部７０において、建物内側判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
建物内側判定部７３（図２参照）は、抽出済み地物高さデータについて、高さが０より大きい画素を選択する（ステップＢ１）。すなわち、図７の処理において高所抽出閾値未満の高さを有する画素については、地物高さデータを０としたことから、ここで処理を行なう対象の画素は、高所抽出閾値以上の地物高さデータの画素である。
【００８０】
建物内側判定部７３は、抽出済み地物高さデータの全ての画素について、有効または無効のデータを保持するようにし、全て無効の状態で初期化を行なう（ステップＢ２）。また、図７のステップＲ２と同様に、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＢ３）。
【００８１】
次に、注目建物を指し示す初期値を設定する（ステップＢ４）。注目建物とは、現在処理を行なっている変化検出対象地域内の建物の事であり、任意の建物を最初の注目建物として初期化する。
【００８２】
次に、注目画素が注目建物の内側かどうか判定を行なう（ステップＢ５）。記号⊂は、注目画素が注目建物の範囲に含まれることを表す。ここで、注目画素が注目建物の内側かどうかを判定する方法として、注目画素から注目建物の端点へのベクトルを用いる方法、注目画素を通る直線と注目建物の輪郭との交点数を数える方法等があるが、方法については限定しない。
【００８３】
注目画素が注目建物の内側である場合は（ステップＢ５；ＹＥＳ）、その画素の抽出済み地物高さデータは有効とする（ステップＢ６）。注目画素が注目建物の外側である場合は（ステップＢ５；ＮＯ）、その画素の抽出済み地物高さデータは無効のままとする。
【００８４】
次に、全ての建物に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＢ７）。全ての建物に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＢ７；ＮＯ）、注目建物を他の未処理の建物に移し（ステップＢ８）、ステップＢ５の処理を再び実行する。
【００８５】
全ての建物に対して処理が行なわれている場合は（ステップＢ７；ＹＥＳ）、全ての画素に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＢ９）。全ての画素に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＢ９；ＮＯ）、注目画素を他の未処理の画素に移し（ステップＢ１０）、ステップＢ４の処理を再び実行する。全ての画素に対して処理が行なわれている場合は（ステップＢ９；ＹＥＳ）、建物内側判定処理を終了する。
【００８６】
以上により、抽出済み地物高さデータから、地図上の建物の内側にある高さの領域のみを抽出した、建物内側高所領域を取得することができる。
【００８７】
図８Ｃは、高所領域抽出部７０において、建物内側高所領域の面積を計算する動作の一例を示すフローチャートである。
建物内側高所領域面積計算部７４（図２参照）は、注目建物を指し示す初期値を設定する（ステップＣ１）。注目建物中の画素について、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＣ２）。注目建物中の高所領域について、変数“面積”を０として初期化し、注目建物中の変数“高さ総和”を０として初期化する（ステップＣ３）。
【００８８】
次に、注目画素について、有効画素かどうか判定する（ステップＣ４）。注目画素が有効画素でないならば（ステップＣ４；ＮＯ）、何も処理を行なわない。注目画素が有効であるならば（ステップＣ４；ＹＥＳ）、変数“面積”に地上解像度の二乗すなわち１画素あたりの面積を加算する（ステップＣ５）。地上解像度とは、１画素あたりの実世界の距離のことである。また、変数“高さ総和”に有効画素の地物の高さを加算する（ステップＣ６）。ステップＣ６及びＣ７の記号＋＝は、左辺の変数の値に右辺の値を加算して、改めて左辺の変数に格納することを表す。
【００８９】
建物内側高所領域面積計算部７４は、注目建物中の全ての画素について処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＣ７）。全ての画素について処理を行なっていない場合は（ステップＣ７；ＮＯ）、注目建物中の未処理の画素を注目画素とし（ステップＣ８）、ステップＣ４の処理を再び実行する。注目建物中の全ての画素について処理を行なったら（ステップＣ７；ＹＥＳ）、高さ総和の値を注目建物中の有効画素の数で除して、高さ平均値を取得する（ステップＣ９）。
【００９０】
次に、図８ＢのステップＢ７と同様に、全ての建物に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＣ１０）。全ての建物に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＣ１０；ＮＯ）、注目建物を他の未処理の建物に移し（ステップＣ１１）、ステップＣ２の処理を再び実行する。全ての建物に対して処理が行なわれている場合は（ステップＣ１０；ＹＥＳ）、建物内側高所領域の面積計算処理を終了する。
【００９１】
以上により、建物内側高所領域から、建物内側高所領域の面積を取得することができる。
【００９２】
図８Ｄは、高所領域抽出部７０において、建物外側判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
建物外側判定部７５（図２参照）は、抽出済み地物高さデータについて、図８ＢのステップＢ１と同様に、高さが０より大きい画素を選択する（ステップＤ１）。そして、抽出済み地物高さデータの全ての画素について、有効または無効のデータを保持するようにし、全て有効の状態で初期化を行なう（ステップＤ２）。そして、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＤ３）。また、図８ＢのステップＢ４と同様に、注目建物を指し示す初期値を設定する（ステップＤ４）。
【００９３】
次に、図８ＢのステップＢ５と同様に、注目画素が注目建物の内側かどうか判定を行なう（ステップＤ５）。注目画素が注目建物の内側である場合は（ステップＤ５；ＹＥＳ）、その画素の抽出済み地物高さデータを無効とする（ステップＤ６）。注目画素が注目建物の外側である場合は（ステップＤ５；ＮＯ）、その画素の抽出済み地物高さデータを有効のままとする。
【００９４】
次に、全ての建物に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＤ７）。全ての建物に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＤ７；ＮＯ）、注目建物を他の未処理の建物に移し（ステップＤ８）、ステップＤ５の処理を再び実行する。
【００９５】
全ての建物に対して処理が行なわれている場合は（ステップＤ７；ＹＥＳ）、全ての画素に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＤ９）。全ての画素に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＤ９；ＮＯ）、注目画素を他の未処理の画素に移し（ステップＤ１０）、ステップＤ４の処理を再び実行する。全ての画素に対して処理が行なわれている場合は（ステップＤ９；ＹＥＳ）、建物外側判定処理を終了する。
【００９６】
以上により、抽出済み地物高さデータから、地図上の建物の外側にある高さの領域のみを抽出した、建物外側高所領域を取得することができる。また、高所領域抽出部７０において、建物外側判定部７５の次に建物外側高所領域ラベリング部７６の処理を行ない、建物外側高所領域についてラベル付けを行なう。
【００９７】
図８Ｅは、高所領域抽出部７０において、建物外側高所領域の面積を計算する動作の一例を示すフローチャートである。
建物外側高所領域面積計算部７７（図２参照）は、まず、注目ラベルを指し示す初期値を設定する（ステップＥ１）。注目ラベルとは、現在処理を行なっている変化検出対象地域内において抽出された建物外側高所領域のラベルであり、任意のラベルを最初の注目ラベルとして初期化する。
【００９８】
次に、注目ラベル中の画素について、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＥ２）。注目ラベル中の高所領域について、変数“面積”を０として初期化し、注目ラベル中の変数“高さ総和”を０として初期化する（ステップＥ３）。
【００９９】
建物外側高所領域面積計算部７７は、注目画素について、有効画素かどうか判定する（ステップＥ４）。注目画素が有効画素でないならば（ステップＥ４；ＮＯ）、何も処理を行なわない。注目画素が有効であるならば（ステップＥ４；ＹＥＳ）、図８ＣのステップＣ５と同様に、変数“面積”に地上解像度の二乗、すなわち１画素あたりの面積を加算する（ステップＥ５）。また、図８ＣのステップＣ６と同様に、変数“高さ総和”に有効画素の地物の高さを加算する（ステップＥ６）。
【０１００】
次に、注目ラベル中の全ての画素について処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＥ７）。全ての画素について処理を行なっていない場合は（ステップＥ７；ＮＯ）、注目ラベル中の未処理の画素を注目画素として（ステップＥ８）、ステップＥ４の処理を再び実行する。注目ラベル中の全ての画素について処理を行なった場合は（ステップＥ７；ＹＥＳ）、高さ総和の値を注目ラベル中の有効画素の数で除して、高さ平均値を取得する（ステップＥ９）。
【０１０１】
注目ラベルの画素の平均高さを算出したのちに、全てのラベルに対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＥ１０）。全てのラベルに対して処理が行なわれていない場合は（ステップＥ１０；ＮＯ）、注目ラベルを他の未処理のラベルに移し（ステップＥ１１）、ステップＥ２の処理を再び実行する。全てのラベルに対して処理が行なわれている場合は（ステップＥ１０；ＹＥＳ）、建物外側高所領域の面積計算処理を終了する。
【０１０２】
以上により、建物外側高所領域から、建物外側高所領域の面積を取得することができる。
【０１０３】
図８Ｆは、図４のステップＳ４に示された判定処理のうち、滅失判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
滅失判定部８０は、判定規則記憶部４１に予め保持されている滅失判定閾値を入力する（ステップＦ１）。図８ＢのステップＢ４と同様に、注目建物を指し示す初期値を設定する（ステップＦ２）。そして、注目建物の高所領域の面積を、高所領域抽出部７０において計算した値から入力する（ステップＦ３）。
【０１０４】
次に、注目建物の高所領域の面積が閾値以上かどうか判定を行なう（ステップＦ４）。ここで、判定に用いる閾値は面積でなくてもよい。閾値は、注目建物の面積に対する高所領域の面積の割合としてもよい。注目建物の高所領域の面積が閾値未満である場合は（ステップＦ４；ＮＯ）、その建物は滅失建物とする（ステップＦ５）。注目建物の高所領域の面積が閾値以上である場合は（ステップＦ４；ＹＥＳ）、その建物は変化無し建物とする（ステップＦ６）。
【０１０５】
滅失判定部８０は、全ての建物に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＦ７）。全ての建物に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＦ７；ＮＯ）、注目建物を他の未処理の建物に移し（ステップＦ８）、ステップＦ３の処理を再び実行する。全ての建物に対して処理が行なわれている場合は（ステップＦ７；ＹＥＳ）、滅失判定処理を終了する。
【０１０６】
以上により、建物内側高所領域の面積から、地図上の対象領域について、対象領域中の滅失建物の検出を行なうことができる。
【０１０７】
図８Ｇは、図４のステップＳ４に示された判定処理のうち、新築判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
新築判定部９０は、判定規則記憶部４１に予め保持されている新築判定閾値を入力する（ステップＧ１）。図８ＥのステップＥ１と同様に、注目ラベルを指し示す初期値を設定する（ステップＧ２）。そして、注目ラベルの高所領域の面積を、高所領域抽出部７０において計算した値から入力する（ステップＧ３）。
【０１０８】
次に、注目ラベルの高所領域の面積が閾値以上かどうか判定を行なう（ステップＧ４）。ここで、判定に用いる閾値は面積でなくてもよい。閾値は、注目ラベルの面積に対する高所領域の面積の割合としてもよい。注目ラベルの高所領域の面積が閾値未満である場合は（ステップＧ４；ＮＯ）、そのラベルは無効とする（ステップＧ５）。注目ラベルの高所領域の面積が閾値以上である場合は（ステップＧ４；ＹＥＳ）、そのラベルは新築建物とする（ステップＧ６）。一般的には、一定の面積以上の注目ラベルについて、注目ラベルの面積に対する高所領域の面積の割合が所定の値以上の場合に新築建物とする。
【０１０９】
新築判定部９０は、図８ＥのステップＥ１０と同様に、全てのラベルに対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＧ７）。全てのラベルに対して処理が行なわれていない場合は（ステップＧ７；ＮＯ）、注目ラベルを他の未処理の建物に移し（ステップＧ８）、ステップＧ３の処理を再び実行する。全てのラベルに対して処理が行なわれている場合は（ステップＧ７；ＹＥＳ）、新築判定処理を終了する。
【０１１０】
以上により、建物外側高所領域の面積から、地図上の対象領域について、新築建物の検出を行なうことができる。
【０１１１】
以上説明した実施例によれば、以下の効果を達成する。
第１に、地物の高さから地図上の地物の滅失を検出することができる。その理由は、航空画像データに対してステレオマッチング処理および地物高さ計算処理により得られる地物高さデータと地図とを比較することにより、地物の高さと地図の情報とを高精度で対応付けることができるからである。
【０１１２】
第２に、地物の高さから新築を検出することができる。その理由は、航空画像データに対してステレオマッチング処理および地物高さ計算処理により得られる地物高さデータより高所領域を抽出することによって、地図上に存在しない地物の情報を検出することができるからである。
【０１１３】
第３に、人手作業による検出漏れを防ぐことができる。その理由は、検出作業を自動化することにより、人手による作業が不要となるからである。
【０１１４】
第４に、低コストで地図上の地物の変化を判定することができる。その理由は、検出作業を自動化することにより、人手よりも高速に検出作業を処理することが可能となるからである。
【０１１５】
（適用例）
次に説明する適用例は、本発明の実施例として示した変化検出装置を具体的に適用した一例である。適用例では、実施例と同様の基本構成および基本動作を採用する。以下、実施例との相違点について主に説明し、実施例と共通する構成および動作については説明を適宜省略する。
【０１１６】
図１１〜図１５を参照して、抽出済み地物高さデータを抽出するまでの過程について詳細に説明する。
図１１は、実世界の地上の状態の一例を示す模式図である。図１１は、実世界の一部の断面を示したものであり、起伏のある地形の上に地物が存在する。
【０１１７】
図１２は、図１１に示した実世界の一部を撮影した航空画像から、ステレオマッチング処理により生成したＤＳＭデータを示す模式図である。ＤＳＭデータは、最表面の高さデータを表すため、屋根等で隠された地表面については、屋根の高さデータを含む。
【０１１８】
図１３は、メッシュデータの一例を示す模式図である。メッシュデータは、高さデータのうち、地表面のみの高さ（標高）データを含む。
図１４は、地物高さデータの一例を示す模式図である。図１４に描かれている点線は、ユーザが指定した高所抽出閾値の高さを表す。
【０１１９】
図１５は、抽出済み地物高さデータの一例を示す模式図である。抽出済み地物高さデータは、図１４に描かれている高所抽出閾値未満の高さを０としたものである。よって、図１４に描かれていた、低い建物や車両が除去されていることが分かる。
【０１２０】
図１６〜図２５を参照して、図４のフローチャートを適用した場合の処理結果について詳細に説明する。図１６〜図２１に描かれている数字は各画素における高さ、黒い太線で囲まれた箇所は地図上の建物の位置である。
【０１２１】
図１６は、実際のＤＳＭデータの一例を示す模式図である。図１６の各点における高さは、ステレオ処理部５０の処理により得られる結果であり、標高値に建物の高さを加えたものである。
【０１２２】
図１７は、実際のメッシュデータの一例を示す模式図である。図１７の各画素における高さは、メッシュデータ入力部２０に入力された値であり、標高値である。
【０１２３】
図１８は、実際の地物高さデータの一例を示す模式図である。図１８の各画素における高さは、地物高さ計算部６０の処理により得られる結果である。地物高さは、図１６の値から図１７の値を引いたものであり、実世界における地物の高さを表している。
【０１２４】
図１９は、実際の抽出済み地物高さデータの一例を示す模式図である。図１９の各画素における高さは、高所抽出処理部７１の処理により得られる結果である。図１９では、高所抽出閾値を２とし、図１８の地物高さのうち、２未満の地物高さを０としたものである。図１９の地物高さのうち、地物である黒い太線で囲まれた領域内で、抽出済み地物高さが０より大きい箇所が、建物内側高所領域である。
【０１２５】
抽出済み地物高さデータは、閾値以上の高さの画素のみを抽出するため、家屋輪郭と同じ形で抽出されない場合がある。例えば、屋上面の高さが一定でない家屋等の場合は、高さが低い箇所については抽出済み地物高さデータには含まれない。また、実際には建物が存在するが、建物の高さが閾値未満の場合も同様に、抽出済み地物高さデータには含まれない。
【０１２６】
図１９の地物高さのうち、地物である黒い太線で囲まれた領域外で、抽出済み地物高さが０より大きい箇所が、建物外側高所領域である。
【０１２７】
図２３は図１９の検出結果の一例を示す模式図である。図２３では、図１０に示される地図データの上に、高所領域データ３０１を描いたものである。ステレオマッチング処理により得られるＤＳＭデータには、停車中の車両等の高さが含まれるが、地図上の街区２０１Ｂを用いて、注目画素が街区２０１Ｂの内側にない場合は、地物高さデータを０とすることで、道路上の地物高さデータの抽出を行なわないものとしてもよい。
【０１２８】
図２０は、実際の滅失検出結果の一例を示す模式図である。図２０は滅失判定部８０の処理により得られる結果である。図２０では、破線で囲まれた領域が滅失建物を表す。図２０の例では、滅失判定閾値として、建物内側高所領域の面積が建物の面積に占める割合が５０％未満の建物を滅失として、それ以外の建物を変化無しとして検出している。
【０１２９】
具体的には、図２０の左上にある滅失として検出された建物、および左下にある滅失として検出された建物は、建物内側高所領域の面積が０であるため、滅失として検出されている。また、図２０の左上にある変化無しとして検出された建物には、高さが０である画素が存在するが、建物内側高所領域の面積が建物の面積に占める割合は９３．７５％であり、滅失判定閾値として設定した５０％の条件よりも大きいため、変化無しとして検出されている。
【０１３０】
図２４は、滅失建物の検出結果の一例を示す模式図である。図２４では、図２３に示される地図データと抽出済み地物高さデータのうち建物２０１Ａについて、地図上滅失建物４０１Ａを一点鎖線で、地図上変化無し建物４０１Ｂを実線で描いたものである。
【０１３１】
上記の通り、建物内側高所領域は必ずしも地図上の建物形状とは一致しないが、滅失判定閾値により、地図上の対象地域内の全ての建築物について、建物内側高所領域の面積の割合が閾値以上かどうか判定することで、精度の高い滅失判定を行なうことが可能となる。
【０１３２】
図２１は、実際の新築検出結果の一例を示す模式図である。図２１は新築判定部９０の処理により得られる結果である。図２１では、一点鎖線で囲まれた領域が新築建物であることを示す。図２１の例では、新築判定閾値として、建物外側高所領域の面積が２画素以上の建物を新築として検出している。
【０１３３】
具体的には、図２１の右側にある新築として検出された領域は、建物内側高所領域の面積が１０であり、新築判定閾値として設定した２画素以上の条件よりも大きいため、新築として検出されている。
【０１３４】
図２５は、新築建物の検出結果の一例を示す模式図である。図２５では、図２３に示される地図データと抽出済み地物高さデータの上に、地図上新築建物５０１を二点鎖線で描いたものである。新築判定閾値を用いることにより、樹木や車両等の領域が小さい建物外側高所領域を新築ではないと判定することで、精度の高い新築判定を行なうことが可能となる。
【０１３５】
図２２は、実際の地図変化検出結果の一例を示す模式図である。図２２は、変化検出装置１００の出力結果であり、地図上の建物の通し番号、変化の種類、緯度および経度の情報が表されている。
【０１３６】
図２２では、建物の位置情報として緯度および経度を使用しているが、例えば、位置を平面上に投影した平面直角座標系など、実世界との位置の紐付けが可能な表現方法であれば使用してもよい。また、図２２では、検出結果を表にして出力しているが、変化の内容と実世界との位置の紐付けが可能な表現方法であればよく、出力方法を限定するものではない。
【０１３７】
本発明によると、以下の効果が達成される。
第１に、地物高さ抽出手段を備えていることにより、ＤＳＭデータと地図データとの比較が可能となり、建築物の高さを考慮した変化検出により、検出漏れの少ない滅失の判定を行なうことができる。
【０１３８】
第２に、ステレオマッチング処理により得られるＤＳＭデータと地図データとの比較により、従来イメージマッチング等の方法で行なっていた検出方法では検出できなかった新築領域の検出ができる。
【０１３９】
第３に、ユーザがデータと判定規則を入力した後は自動的に地図変化検出結果を取得することができるため、目視での検出に比べて大幅なコストの削減を行なうことができる。
【０１４０】
第４に、地物の高さデータと地図との比較により、地物の箇所を正確に特定して検出を行なうことができるため、目視での検出で発生していた検出漏れを防ぐことができる。
【０１４１】
第５に、地図中の建築物ごとに高所領域の平均高さを計算することで、建築物の高さを推定することが可能となり、更新された地図を元に再び地図変化検出を行なった場合には、高さデータの比較により建築物の増改築の検出が可能となる。
【０１４２】
本発明は、地図変化の検出漏れが発生するという問題と、建物の新築を検出することができないという問題を解決し、コストを抑えて対象の変化を検出することができる。
【０１４３】
以上、好ましい実施例および適用例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも、上記実施例および適用例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。例えば、本実施例では地物の場合について説明したが、所定領域について描かれた地図に含まれる対象であれば、対象は地物に限定されない。
【０１４４】
その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。
【０１４５】
ＣＰＵ２０１、主記憶部２０２、提示部２０３、入力部２０４、インタフェース部２０５、補助記憶部２０６及びシステムバス２０７などから構成される変化検出装置１００の処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する変化検出装置１００を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで変化検出装置１００を構成してもよい。
【０１４６】
また、変化検出装置１００の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
【０１４７】
また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS, Bulletin Board System)に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施例に係る変化検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る変化検出装置の高所領域抽出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係る変化検出装置の物理的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例に係る変化検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】地物高さデータを取得する動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】地図上の建物データを取得する動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】高所領域抽出処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ａ】判定種別処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】建物内側判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｃ】建物内側高所領域の面積を計算する動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｄ】建物外側判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｅ】建物外側高所領域の面積を計算する動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｆ】滅失判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｇ】新築判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】入力に用いる航空写真の一例を示す模式図である。
【図１０】入力に用いる地図データの一例を示す模式図である。
【図１１】実世界の地上の状態の一例を示す模式図である。
【図１２】ＤＳＭデータの一例を示す模式図である。
【図１３】メッシュデータの一例を示す模式図である。
【図１４】地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図１５】抽出済み地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図１６】適用例におけるＤＳＭデータの一例を示す模式図である。
【図１７】適用例におけるメッシュデータの一例を示す模式図である。
【図１８】適用例における地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図１９】適用例における抽出済み地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図２０】適用例における滅失検出結果の一例を示す模式図である。
【図２１】適用例における新築検出結果の一例を示す模式図である。
【図２２】適用例における地図変化検出結果の一例を示す模式図である。
【図２３】地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図２４】滅失判定結果の一例を示す模式図である。
【図２５】新築判定結果の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１０ 航空画像データ入力部
２０ メッシュデータ入力部
３０ 地図データ入力部
４０ 判定規則入力部
４１ 判定規則記憶部
５０ ステレオ処理部
６０ 地物高さ計算部
７０ 高所領域抽出部
７１ 高所抽出処理部
７２ 判定種別処理部
７３ 建物内側判定部
７４ 建物内側高所領域面積計算部
７５ 建物外側判定部
７６ 建物外側高所領域ラベリング部
７７ 建物外側高所領域面積計算部
８０ 滅失判定部
９０ 新築判定部
１００ 変化検出装置
１１０ 変化検出プログラム
２０１ ＣＰＵ
２０２ 主記憶部
２０３ 提示部
２０４ 入力部
２０５ インタフェース部
２０６ 補助記憶部
２０７ システムバス
１０１Ａ、１０１Ｂ 航空写真
２０１Ａ 地図上建築物
２０１Ｂ 地図上街区
３０１ 高所領域
４０１Ａ 地図上滅失建物
４０１Ｂ 地図上変化無し建物
５０１ 地図上新築建物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地図上の家屋、建築物などの変化を検出する地図変化検出装置に関し、特にステレオ画像から得られるデジタル表層モデルデータを用いて２次元地図上の家屋、建築物などの変化を検出する地図変化検出装置、地図変化検出方法および地図変化検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地図の変化を検出する方法として、航空写真上に地図を投影し、目視により地図上の建築物と航空写真上の建築物を１件ずつ比較することで、家屋の変化を検出する方法がある。しかし、この手法では、地図上の建築物の変化をすべて目視により調査するために多大なコストがかかり、また、人手による作業のために検出漏れが発生するという問題があった。
【０００３】
地図の変化とは、建物の滅失または建物の新築を原因とする変化を指す。建物の滅失とは、建物がなくなり更地になることをいう。また、建物の新築とは、更地に新たな建物が追加されることをいう。
【０００４】
このような事情から、例えば、特開２００２−６３５８０号公報（特許文献１）に記載されているように、航空写真や衛星画像などを用いた地図変化検出方法が提案されている。特許文献１には、航空写真や衛星画像によって同一地域を撮像した２種類以上の画像を利用し、地図上の家屋形状から作成した不定形窓と一致する建物を画像中から自動的に探し、不定形窓が存在しない場合は建物が消失していることを知らせるイメージマッチング方法が記載されている。
【０００５】
その他、新旧の画像データ又はレーザデータから建物などの変化を判定する技術が、特許文献２、特許文献５、６に記載されている。また、特許文献３及び４には、地図と画像データを照合して、新規地物を検出するなどの変化を判定する技術が記載されている。
【０００６】
なお、特許文献７には、ステレオ画像から３次元の数値データを求める方法が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６３５８０号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７２４５号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８５３０号公報
【特許文献４】特開２００５−２３４６０３号公報
【特許文献５】特開２００７−３２４４号公報
【特許文献６】特開２００７−３４８０８号公報
【特許文献７】特開平０３−１６７６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の関連する技術においては、以下に述べるような問題点があった。
特許文献１を一例とする関連する技術においては、地図変化の検出漏れが発生する場合がある。その理由は、イメージマッチングの結果から建物の滅失を判定するので、類似形状の家屋が多数存在する場合にはイメージマッチングに失敗するため、本来の滅失家屋が検出されない場合があるからである。
【０００９】
また、地図上に建物が存在することが前提であるため、地図上に存在しない建物が新しく作られているような、建物の新築を検出することができないという問題がある。そのため、地図の更新作業を行なう際には、新築である建物を目視により調査する必要があり、調査のために多大なコストがかかること、また、人手による作業のために検出漏れが発生するという問題は引き続き残っている。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題を解消し、変化の検出にかかるコストを抑え、漏れの少ない検出を行なうために、地図上の建築物の変化を自動的に検出し、変化のある建築物の箇所のみを検出する地図変化検出装置、地図変化検出方法、および地図変化検出プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る地図変化検出装置は、地図に記載される対象となる地物の変化を検出する地図変化検出装置であって、複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理手段と、前記ステレオマッチング処理手段で抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出手段と、前記地物高さ抽出手段で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出する変化検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記変化検出手段は、前記地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と前記地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする。
【００１３】
前記変化検出手段は、前記地図データに対象となる地物が存在しない地点において、前記地物高さデータが正である場合、又は、前記地図データに対象となる地物が存在する地点において、前記地物高さデータが所定の値以下である場合に、前記対象となる地物の変化を検出するように構成してもよい。
【００１４】
好ましくは、前記変化検出手段は、前記地図データに対象となる地物が存在しない領域において、前記高所領域の１つの部分集合が所定の密度を超え、かつ所定の面積を超える場合に、前記対象となる地物の変化を検出する。
【００１５】
好ましくは、前記変化検出手段は、前記地図データの任意の地物内において、前記高所領域が所定の面積以下の場合に、該地物の変化を検出する。
【００１６】
本発明の第２の観点に係る地図変化検出方法は、地図上の所定領域に含まれる対象となる地物の変化を検出する地図変化検出方法であって、複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理ステップと、前記ステレオマッチング処理ステップで抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出ステップと、前記地物高さ抽出ステップで抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出する変化検出ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記変化検出ステップは、前記地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と前記地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする。
【００１８】
前記変化検出ステップは、前記地図データに対象となる地物が存在しない地点において、前記地物高さデータが正である場合、又は、前記地図データに対象となる地物が存在する地点において、前記地物高さデータが所定の値以下である場合に、前記対象となる地物の変化を検出するよう構成してもよい。
【００１９】
好ましくは、前記変化検出ステップは、前記地図データに対象となる地物が存在しない領域において、前記高所領域の１つの部分集合が所定の密度を超え、かつ所定の面積を超える場合に、前記対象となる地物の変化を検出する。
【００２０】
好ましくは、前記変化検出ステップは、前記地図データの任意の地物内において、前記高所領域が所定の面積以下の場合に、該地物の変化を検出する。
【００２１】
本発明の第３の観点に係るプログラムは、コンピュータを、複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理手段と、前記ステレオマッチング処理手段で抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出手段と、前記地物高さ抽出手段で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、地図に記載される対象となる地物の変化を検出する変化検出手段と、して機能させることを特徴とする
【００２２】
地物とは地表面上に存在する建築物や樹木などの地物の総称である。デジタル表層モデルデータ（Digital Surface Model Data：以下、ＤＳＭデータという）とは、３次元の座標系により地表の凹凸を表現したものである。ステレオマッチング処理とは、異なる視点から撮影した複数の画像について、同一の点を撮像している各画像中の対応点を求め、その視差を用いて三角測量の原理によって対象までの奥行きや形状を求める処理のことである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の地図変化検出装置によれば、画像から得られるＤＳＭデータから地図上の対象の変化を高速で自動的に検出するため、低コストで漏れの少ない変化検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。本実施例では、地図上の所定領域に含まれる対象の変化を、同地域を上空から撮影した複数の画像データから検出する。
【００２５】
本実施例では、地図中の建物の変化の検出について説明する。図１は、本発明の実施例に係る変化検出装置１００の構成の一例を示すブロック図である。
【００２６】
変化検出装置１００は、航空画像データ入力部１０と、メッシュデータ入力部２０と、地図データ入力部３０と、判定規則入力部４０と、判定規則記憶部４１と、ステレオ処理部５０と、地物高さ計算部６０と、高所領域抽出部７０と、滅失判定部８０と、新築判定部９０と、変化検出プログラム１１０とを備える。
【００２７】
航空画像データ入力部１０は、画像データを入力する機能を有し、ステレオマッチング処理に使用する複数の航空画像データを入力する。航空画像とは、デジタル画像に変換された航空写真の画像である。
【００２８】
図９は、航空画像データに変換される航空写真の一例を模式的に示す。図９に示される航空写真は、上空を飛行する航空機から連続撮影された、航空写真１０１Ａと航空写真１０１Ｂから構成される。航空写真１０１Ａと航空写真１０１Ｂとは、航空機の進行方向について６０％オーバーラップして撮影されたものである。
【００２９】
本実施例における航空画像は、航空写真１０１Ａ、航空写真１０１Ｂを一例とする航空写真がデジタル変換されて生成された画像である。本発明に用いる画像は、航空画像に限定されるものではなく、デジタル化された衛星写真による画像や、一般的なデジタルカメラで撮影したデジタル画像や、一般的なアナログカメラで撮影したアナログ写真をスキャニングでデジタル化したデジタル画像などであってもよい。
【００３０】
メッシュデータ入力部２０は、所定の領域の地表面の標高を記録したメッシュデータを入力する機能を有し、変化検出を行う領域のメッシュデータを入力する。メッシュデータとは、地表面を格子状に区切ってそれぞれのマス目の標高値を表すデータである。
【００３１】
後述するように、地物高さ計算部６０においては、ＤＳＭデータとメッシュデータとの差から、地物高さデータを抽出する。したがって、メッシュデータは、ＤＳＭデータと同一の格子形状を含むことが望ましい。
【００３２】
地図データ入力部３０は、地図データを入力する機能を有し、変化検出を行う領域の地図データを入力する。地図データは地図上の家屋、道路、樹木、その他の位置、形、大きさなどの情報を保持しているデータである。
【００３３】
図１０は、地図データの一例を示す図である。図１０に示される地図データは、建物２０１Ａおよび街区２０１Ｂから成り、両者の頂点座標には経度と緯度の情報が付与されている。建物２０１Ａおよび街区２０１Ｂには、両者の頂点の接続情報であるベクタ情報が含まれるが、頂点間の線分に関する情報は含まれていない。
【００３４】
本実施例では、例えば図１０に示す地図のデジタルデータを用いる。図１０は本発明に用いる地図データの一例である。本発明に用いる地図データは、建物や街区の輪郭の各座標の経度緯度の情報を有するラスタ情報地図や、樹木、等高線、電線等を含む地図であってもよい。また、個々の建物２０１Ａおよび街区２０１Ｂには、住所や築年数、面積等の情報が付与されていてもよい。
【００３５】
判定規則入力部４０は、判定規則を入力する機能を有し、変化検出を行う際の閾値を入力する。判定規則入力部４０により入力した判定規則は、判定規則記憶部４１に保存され、変化検出を行う際には判定規則を判定規則記憶部４１より適時取得する。
【００３６】
判定規則入力部４０に入力する判定規則は、所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を取得する際の高所抽出閾値、判定種別、滅失判定を行う際の滅失判定閾値、新築判定を行う場合の新築判定閾値などを含む。
【００３７】
ステレオ処理部５０は、複数の航空画像データに対してステレオマッチング処理を行い、三角測量の原理によって、ＤＳＭデータを生成する。例えば、一組の航空写真１０１Ａ、航空写真１０１Ｂ間では、対応する地物の位置が、所定の位置ずれ(視差)を生じているので、ステレオマッチング処理は、この位置ずれを計測することにより、地物の表層の高さを含む標高値を有する高さデータを求める。
【００３８】
上記位置ずれの量は、通常２つの画像の中で、対応する付近の小領域の画像相関をとり、相関係数が最大となる位置から測定される。取得された画像全体にわたって画像相関の処理を行うことにより、一定間隔の格子形状ごとに標高値を面的に計測することでＤＳＭデータが生成される。ＤＳＭデータは、ステレオマッチング処理で求めた上記標高値を有する高さデータを含む。したがって、ＤＳＭデータは、例えば、建物の最表層の高さデータを含む。
【００３９】
なお、ステレオマッチング処理を行うための手法には、一般的な特徴量を求めて対応付けるものや、左右画像の相関を求めるものなど、様々なものが存在するが、本実施例におけるステレオマッチング処理に使用される手法に制限はない。例えば、特公平８−１６９３０に記載のステレオマッチング処理を使用してもよい。
【００４０】
地物高さ計算部６０は、地物高さを計算する機能を有し、ＤＳＭデータとメッシュデータとの差から地物高さデータを計算する。地物高さデータとは、ＤＳＭデータとメッシュデータとの差分から得られる、地物のみの高さを含むデータである。よって、斜面に立つ地物の場合は、地物高さが傾いて得られる場合がある。
【００４１】
高所領域抽出部７０は、地物高さデータから所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出する機能を有する。高所領域抽出部７０は、判定規則記憶部４１から入力した高所抽出閾値と、地図データ入力部３０から入力した地図データとを用いて、高所領域とそれ以外を分ける抽出済み地物高さデータを生成する。抽出済み地物高さデータとは、ユーザが指定した閾値より低い箇所の高さを０とした地物高さのデータである。高所領域とは、抽出済み地物高さデータのうち、高さが０より大きい箇所の領域のことである。
【００４２】
また、高所領域抽出部７０は、判定規則記憶部４１から取得した判定種別に基づき、地図上の建物内側高所領域の面積または建物外側高所領域の面積を抽出する。ここで、建物内側高所領域とは、高所領域のうち、地図上の建物の内側にのみ存在する高所領域のことである。建物外側高所領域とは、高所領域のうち、地図上の建物の外側にのみ存在する高所領域のことである。
【００４３】
滅失判定部８０は、地図上の建物が滅失であるかどうかの判定を行う機能を有し、建物内側高所領域の面積が、判定規則記憶部４１から入力した面積以上かどうかを判定することで滅失の有無を判定する。
【００４４】
新築判定部９０は、領域中の建物外側高所領域が新築であるかどうかの判定を行う機能を有し、建物外側高所領域の面積が、判定規則記憶部４１から入力した面積以上かどうかを判定することで新築の有無を判定する。
【００４５】
変化検出プログラム１１０は、変化検出装置１００の上記各構成要素の各機能について、回路部品に実装されてハードウェア的に実現し、または、コンピュータ処理装置上で実行されることにより、ソフトウェア的に実現することができる。
【００４６】
図２は、本実施例に係る高所領域抽出部７０の構成の一例を示すブロック図である。高所領域抽出部７０は、高所抽出処理部７１と、判定種別処理部７２と、建物内側判定部７３と、建物内側高所領域面積計算部７４と、建物外側判定部７５と、建物外側高所領域ラベリング部７６と、建物外側高所領域面積計算部７７とを備えている。
【００４７】
高所抽出処理部７１は、地物高さデータから閾値以上の高所領域を抽出する機能を有し、判定規則記憶部４１から取得した高所抽出閾値よりも高い地物高さデータを抽出する。
【００４８】
判定種別処理部７２は、判定種別により処理の流れを分ける機能を有し、判定規則記憶部４１から取得した判定種別により、抽出済みの地物高さデータを使用した処理の流れを滅失判定用と新築判定用に分ける。
【００４９】
建物内側判定部７３は、抽出済みの地物高さデータから建物内側の高所領域のみを抽出する機能を有し、画素単位で地物高さデータが建物内側かどうかを判定し、建物内側にある地物高さデータからなる建物内側高所領域を抽出する。ここで、画素とは、画像データ、ＤＳＭデータ、メッシュデータ、地物高さデータが有する色情報、経緯度および高さ情報、輝度値等の領域の最小単位である。
【００５０】
建物内側高所領域面積計算部７４は、建物内側高所領域の面積を計算する機能を有し、地図上の建物ごとに存在する建物内側高所領域について、それぞれの建物ごとに高所領域の面積を計算する。
【００５１】
建物外側判定部７５は、抽出済みの地物高さデータから建物外側の高所領域のみを抽出する機能を有し、画素単位で地物高さデータが建物外側かどうかを判定し、建物外側にある地物高さデータからなる建物外側高所領域を抽出する。
【００５２】
建物外側高所領域ラベリング部７６は、建物外側高所領域をラベリング処理する機能を有し、建物外側にある高所領域についてラベル付けを行なう。ラベリング処理とは、隣接している２つの画素が建物外側高所領域である際に、両画素間に同一のラベルを与える処理であり、近隣の抽出画素を一まとまりの領域として抽出する処理である。
【００５３】
建物外側高所領域面積計算部７７では、建物外側高所領域の面積を計算する機能を有し、ラベル付けされた建物外側の高所領域について、それぞれのラベルごとに高所領域の面積を計算する。
【００５４】
図３は、本実施例に係る変化検出装置１００の物理的な構成の一例を示すブロック図である。本発明に係る変化検出装置１００は、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現することができ、ＣＰＵ（Central Processeing Unit）２０１、主記憶部２０２、提示部２０３、入力部２０４、インタフェース部２０５、補助記憶部２０６及びシステムバス２０７から構成される。主記憶部２０２、提示部２０３、入力部２０４、インタフェース部２０５及び補助記憶部２０６はいずれもシステムバス２０７を介してＣＰＵ２０１に接続されている。
【００５５】
ＣＰＵ２０１は、補助記憶部２０６に記憶されているプログラムに従って、上記の変化検出の処理を実行する。
【００５６】
主記憶部２０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメインメモリであり、データの作業領域やデータの一時退避領域に用いられる。提示部２０３は、ディスプレイやプリンタ、スピーカ等を含み、変化検出装置１００の処理結果を提示する。入力部２０４は、キーボードやマウス等から構成され、オペレータの指示を入力する。インタフェース部２０５は、周辺機器と接続してデータの送受信を行なう。
【００５７】
補助記憶部２０６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリから構成され、前記の処理をＣＰＵ２０１に行わせるためのプログラムを予め記憶し、また、ＣＰＵ２０１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータをＣＰＵ２０１に供給し、ＣＰＵ２０１から供給されたデータを記憶する。
【００５８】
本発明による変化検出装置１００は、上記の変化検出の機能を実現する回路を組み込んだＬＳＩ（Large Scale Integration）等のハードウェア部品から構成される回路を実装して、電子回路として構成することができる。また、上記の各機能を行う変化検出プログラム１１０を、コンピュータ処理装置上のＣＰＵ２０１で実行することにより、ソフトウェア的に変化検出装置１００を実現することができる。その場合、ＣＰＵ２０１は、補助記憶部２０６に格納されている変化検出プログラム１１０を、主記憶部２０２にロードして実行し、各部の動作を制御して上記の各機能を行わせることによって、変化検出装置１００をソフトウェア的に実現する。
【００５９】
次に、図４〜図８Ｇのフローチャートを参照して本実施例に係る変化検出装置１００の動作について説明する。なお、上述のように、変化検出装置１００の動作は、変化検出プログラム１１０が、主記憶部２０２、提示部２０３、入力部２０４、インタフェース部２０５及び補助記憶部２０６を資源として用いて、ＣＰＵ２０１の上で動作することによって行う。
【００６０】
図４は、本発明の実施例に係る変化検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。地物高さ計算部６０は、ステレオ処理部５０により作成されたＤＳＭデータと、メッシュデータ入力部２０により入力されたメッシュデータとを用いて地物高さデータを作成する（ステップＳ１）。地物高さ計算部６０は、地物高さデータを高所領域抽出部７０に渡す。高所領域抽出部７０は、地図データ入力部３０を介して地図上建物データを取得する（ステップＳ２）。地物高さデータを受け取った高所領域抽出部７０は、所定の閾値以上の高さである高所領域を抽出する（ステップＳ３）。
【００６１】
高所領域抽出部７０と滅失判定部８０及び新築判定部９０は、高所領域、地図上建物データ及び所定の閾値を用いた方法で、変化の判定処理を行う（ステップＳ４）。高所領域抽出部７０は、滅失判定と新築判定のそれぞれの場合に応じた高所領域の面積を計算する。そして、滅失判定部８０または新築判定部９０は、所定の閾値を用いた方法に従って変化の検出を行なう。
【００６２】
高所領域抽出部７０は、ステップＳ４において、判定規則記憶部４１に予め保持されている高所抽出閾値および判定種別に従って、滅失判定と新築判定のそれぞれの場合に応じた高所領域の面積を計算する。また、高所領域抽出部７０は、ステップＳ４において、判定規則記憶部４１に予め保持されている滅失判定閾値および新築判定閾値に従って、滅失判定と新築判定のそれぞれの場合に応じた高所領域の面積を計算する。そして、それらの結果に基づいて、滅失判定部８０は、建物の滅失判定を行い、また新築判定部９０は、建物の新築判定を行う。
【００６３】
図５は、図４のステップＳ１に示された、地物高さデータを取得する動作の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
まず、航空画像データ入力部１０が、複数の航空画像データを入力する（ステップＰ１）。この際、入力する複数の航空画像データは、異なる撮影地点から撮影された航空画像データである。例えば、図９に示す航空写真１０１Ａの画像データと、航空写真１０１Ｂの画像データとを入力する。なお、入力する航空画像データは、地図の変化を検出するために、地図を作成したデータを確定した後に撮影したものである。
【００６５】
ステレオ処理部５０は、航空画像データ入力部１０から複数の航空画像を入力し、ステレオマッチング処理を行い、ＤＳＭデータを抽出する（ステップＰ２）。一方、メッシュデータ入力部２０は、変化検出対象地域のメッシュデータを入力する（ステップＰ３）。
【００６６】
地物高さ計算部６０は、ステレオ処理部５０にて抽出したＤＳＭデータと、メッシュデータ入力部２０にて入力したメッシュデータとを入力し、画素単位でＤＳＭデータとメッシュデータとの差分を取り、地物高さデータの抽出を行なう（ステップＰ４）。
以上により、図４のステップＳ１に示された地物高さデータの取得を行なうことができる。
【００６７】
図６は、図４のステップＳ２に示された、地図上の建物データを取得する動作の一例を示すフローチャートである。
【００６８】
地図データ入力部３０が、地図上の建物データを入力する（ステップＱ１）。入力する地図データは、家屋や道路などの地物の情報が保持されているものである。地図データは、地図データ中の地物に経度緯度等の位置情報が付与されているか、地図が表している範囲と実世界の特定範囲とを対応付ける情報が付与されている必要がある。
【００６９】
次に、地図データには道路や街区等の情報が含まれるため、地図データから建物データのみを抽出する（ステップＱ２）。以上により、図４のステップＳ２に示された地図上建物データの取得を行なう。
【００７０】
図４のステップＳ３に示された高所領域の抽出処理は、高所領域抽出部７０の高所抽出処理部７１（図２参照）の処理である。図７は高所抽出処理部７１において、高所領域抽出処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【００７１】
高所抽出処理部７１は、判定規則記憶部４１に予め保持されている高所抽出閾値を入力する（ステップＲ１）。そして、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＲ２）。注目画素とは、現在処理を行なっている画素を指し、任意の画素を最初の注目画素として初期化する。
【００７２】
次に、注目画素について、その画素の地物高さデータが高所抽出閾値以上かどうか判定する（ステップＲ３）。注目画素の地物高さデータが高所抽出閾値未満である場合は（ステップＲ３；ＮＯ）、その画素の地物高さの値を０とする（ステップＲ４）。また、注目画素の地物高さデータが高所抽出閾値以上である場合は（ステップＲ３；ＹＥＳ）、その画素の地物高さの値をそのままとする。
【００７３】
次に、全ての画素に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＲ５）。全ての画素に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＲ５；ＮＯ）、注目画素を他の未処理の画素に移し（ステップＲ６）、ステップＲ３の処理を再び実行する。全ての画素に対して処理が行なわれている場合は（ステップＲ５；ＹＥＳ）、高所領域の抽出処理を終了する。
【００７４】
以上により、地物高さデータから、ユーザが指定した閾値以上の高さの領域のみを保持する、抽出済み地物高さデータを生成することができる。
【００７５】
次に、図４のフローチャートの判定処理（ステップＳ４）の動作を詳細に説明する。図８Ａ〜図８Ｇは、ステップＳ４の判定処理の動作を各部の処理に分けて説明するフローチャートである。
【００７６】
図８Ａは、高所領域抽出部７０において、判定種別処理の動作の一例を示すフローチャートである。判定種別処理部７２（図２参照）は、判定規則記憶部４１に予め保持されている判定種別を入力する（ステップＡ１）。そして、入力された判定種別が新築か滅失かを判定する（ステップＡ２）。
【００７７】
入力された判定種別が滅失である場合は（ステップＡ２；ＮＯ）、この後の処理については滅失判定を行なうものとする（ステップＡ３）。入力された判定種別が新築である場合は（ステップＡ２；ＹＥＳ）、この後の処理については新築判定を行なうものとする（ステップＡ４）。
【００７８】
以上により、ユーザが入力した判定種別により、滅失判定または新築判定の処理を分けることができる。
【００７９】
図８Ｂは、高所領域抽出部７０において、建物内側判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
建物内側判定部７３（図２参照）は、抽出済み地物高さデータについて、高さが０より大きい画素を選択する（ステップＢ１）。すなわち、図７の処理において高所抽出閾値未満の高さを有する画素については、地物高さデータを０としたことから、ここで処理を行なう対象の画素は、高所抽出閾値以上の地物高さデータの画素である。
【００８０】
建物内側判定部７３は、抽出済み地物高さデータの全ての画素について、有効または無効のデータを保持するようにし、全て無効の状態で初期化を行なう（ステップＢ２）。また、図７のステップＲ２と同様に、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＢ３）。
【００８１】
次に、注目建物を指し示す初期値を設定する（ステップＢ４）。注目建物とは、現在処理を行なっている変化検出対象地域内の建物の事であり、任意の建物を最初の注目建物として初期化する。
【００８２】
次に、注目画素が注目建物の内側かどうか判定を行なう（ステップＢ５）。記号⊂は、注目画素が注目建物の範囲に含まれることを表す。ここで、注目画素が注目建物の内側かどうかを判定する方法として、注目画素から注目建物の端点へのベクトルを用いる方法、注目画素を通る直線と注目建物の輪郭との交点数を数える方法等があるが、方法については限定しない。
【００８３】
注目画素が注目建物の内側である場合は（ステップＢ５；ＹＥＳ）、その画素の抽出済み地物高さデータは有効とする（ステップＢ６）。注目画素が注目建物の外側である場合は（ステップＢ５；ＮＯ）、その画素の抽出済み地物高さデータは無効のままとする。
【００８４】
次に、全ての建物に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＢ７）。全ての建物に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＢ７；ＮＯ）、注目建物を他の未処理の建物に移し（ステップＢ８）、ステップＢ５の処理を再び実行する。
【００８５】
全ての建物に対して処理が行なわれている場合は（ステップＢ７；ＹＥＳ）、全ての画素に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＢ９）。全ての画素に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＢ９；ＮＯ）、注目画素を他の未処理の画素に移し（ステップＢ１０）、ステップＢ４の処理を再び実行する。全ての画素に対して処理が行なわれている場合は（ステップＢ９；ＹＥＳ）、建物内側判定処理を終了する。
【００８６】
以上により、抽出済み地物高さデータから、地図上の建物の内側にある高さの領域のみを抽出した、建物内側高所領域を取得することができる。
【００８７】
図８Ｃは、高所領域抽出部７０において、建物内側高所領域の面積を計算する動作の一例を示すフローチャートである。
建物内側高所領域面積計算部７４（図２参照）は、注目建物を指し示す初期値を設定する（ステップＣ１）。注目建物中の画素について、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＣ２）。注目建物中の高所領域について、変数“面積”を０として初期化し、注目建物中の変数“高さ総和”を０として初期化する（ステップＣ３）。
【００８８】
次に、注目画素について、有効画素かどうか判定する（ステップＣ４）。注目画素が有効画素でないならば（ステップＣ４；ＮＯ）、何も処理を行なわない。注目画素が有効であるならば（ステップＣ４；ＹＥＳ）、変数“面積”に地上解像度の二乗すなわち１画素あたりの面積を加算する（ステップＣ５）。地上解像度とは、１画素あたりの実世界の距離のことである。また、変数“高さ総和”に有効画素の地物の高さを加算する（ステップＣ６）。ステップＣ６及びＣ７の記号＋＝は、左辺の変数の値に右辺の値を加算して、改めて左辺の変数に格納することを表す。
【００８９】
建物内側高所領域面積計算部７４は、注目建物中の全ての画素について処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＣ７）。全ての画素について処理を行なっていない場合は（ステップＣ７；ＮＯ）、注目建物中の未処理の画素を注目画素とし（ステップＣ８）、ステップＣ４の処理を再び実行する。注目建物中の全ての画素について処理を行なったら（ステップＣ７；ＹＥＳ）、高さ総和の値を注目建物中の有効画素の数で除して、高さ平均値を取得する（ステップＣ９）。
【００９０】
次に、図８ＢのステップＢ７と同様に、全ての建物に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＣ１０）。全ての建物に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＣ１０；ＮＯ）、注目建物を他の未処理の建物に移し（ステップＣ１１）、ステップＣ２の処理を再び実行する。全ての建物に対して処理が行なわれている場合は（ステップＣ１０；ＹＥＳ）、建物内側高所領域の面積計算処理を終了する。
【００９１】
以上により、建物内側高所領域から、建物内側高所領域の面積を取得することができる。
【００９２】
図８Ｄは、高所領域抽出部７０において、建物外側判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
建物外側判定部７５（図２参照）は、抽出済み地物高さデータについて、図８ＢのステップＢ１と同様に、高さが０より大きい画素を選択する（ステップＤ１）。そして、抽出済み地物高さデータの全ての画素について、有効または無効のデータを保持するようにし、全て有効の状態で初期化を行なう（ステップＤ２）。そして、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＤ３）。また、図８ＢのステップＢ４と同様に、注目建物を指し示す初期値を設定する（ステップＤ４）。
【００９３】
次に、図８ＢのステップＢ５と同様に、注目画素が注目建物の内側かどうか判定を行なう（ステップＤ５）。注目画素が注目建物の内側である場合は（ステップＤ５；ＹＥＳ）、その画素の抽出済み地物高さデータを無効とする（ステップＤ６）。注目画素が注目建物の外側である場合は（ステップＤ５；ＮＯ）、その画素の抽出済み地物高さデータを有効のままとする。
【００９４】
次に、全ての建物に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＤ７）。全ての建物に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＤ７；ＮＯ）、注目建物を他の未処理の建物に移し（ステップＤ８）、ステップＤ５の処理を再び実行する。
【００９５】
全ての建物に対して処理が行なわれている場合は（ステップＤ７；ＹＥＳ）、全ての画素に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＤ９）。全ての画素に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＤ９；ＮＯ）、注目画素を他の未処理の画素に移し（ステップＤ１０）、ステップＤ４の処理を再び実行する。全ての画素に対して処理が行なわれている場合は（ステップＤ９；ＹＥＳ）、建物外側判定処理を終了する。
【００９６】
以上により、抽出済み地物高さデータから、地図上の建物の外側にある高さの領域のみを抽出した、建物外側高所領域を取得することができる。また、高所領域抽出部７０において、建物外側判定部７５の次に建物外側高所領域ラベリング部７６の処理を行ない、建物外側高所領域についてラベル付けを行なう。
【００９７】
図８Ｅは、高所領域抽出部７０において、建物外側高所領域の面積を計算する動作の一例を示すフローチャートである。
建物外側高所領域面積計算部７７（図２参照）は、まず、注目ラベルを指し示す初期値を設定する（ステップＥ１）。注目ラベルとは、現在処理を行なっている変化検出対象地域内において抽出された建物外側高所領域のラベルであり、任意のラベルを最初の注目ラベルとして初期化する。
【００９８】
次に、注目ラベル中の画素について、注目画素を指し示す初期値を設定する（ステップＥ２）。注目ラベル中の高所領域について、変数“面積”を０として初期化し、注目ラベル中の変数“高さ総和”を０として初期化する（ステップＥ３）。
【００９９】
建物外側高所領域面積計算部７７は、注目画素について、有効画素かどうか判定する（ステップＥ４）。注目画素が有効画素でないならば（ステップＥ４；ＮＯ）、何も処理を行なわない。注目画素が有効であるならば（ステップＥ４；ＹＥＳ）、図８ＣのステップＣ５と同様に、変数“面積”に地上解像度の二乗、すなわち１画素あたりの面積を加算する（ステップＥ５）。また、図８ＣのステップＣ６と同様に、変数“高さ総和”に有効画素の地物の高さを加算する（ステップＥ６）。
【０１００】
次に、注目ラベル中の全ての画素について処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＥ７）。全ての画素について処理を行なっていない場合は（ステップＥ７；ＮＯ）、注目ラベル中の未処理の画素を注目画素として（ステップＥ８）、ステップＥ４の処理を再び実行する。注目ラベル中の全ての画素について処理を行なった場合は（ステップＥ７；ＹＥＳ）、高さ総和の値を注目ラベル中の有効画素の数で除して、高さ平均値を取得する（ステップＥ９）。
【０１０１】
注目ラベルの画素の平均高さを算出したのちに、全てのラベルに対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＥ１０）。全てのラベルに対して処理が行なわれていない場合は（ステップＥ１０；ＮＯ）、注目ラベルを他の未処理のラベルに移し（ステップＥ１１）、ステップＥ２の処理を再び実行する。全てのラベルに対して処理が行なわれている場合は（ステップＥ１０；ＹＥＳ）、建物外側高所領域の面積計算処理を終了する。
【０１０２】
以上により、建物外側高所領域から、建物外側高所領域の面積を取得することができる。
【０１０３】
図８Ｆは、図４のステップＳ４に示された判定処理のうち、滅失判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
滅失判定部８０は、判定規則記憶部４１に予め保持されている滅失判定閾値を入力する（ステップＦ１）。図８ＢのステップＢ４と同様に、注目建物を指し示す初期値を設定する（ステップＦ２）。そして、注目建物の高所領域の面積を、高所領域抽出部７０において計算した値から入力する（ステップＦ３）。
【０１０４】
次に、注目建物の高所領域の面積が閾値以上かどうか判定を行なう（ステップＦ４）。ここで、判定に用いる閾値は面積でなくてもよい。閾値は、注目建物の面積に対する高所領域の面積の割合としてもよい。注目建物の高所領域の面積が閾値未満である場合は（ステップＦ４；ＮＯ）、その建物は滅失建物とする（ステップＦ５）。注目建物の高所領域の面積が閾値以上である場合は（ステップＦ４；ＹＥＳ）、その建物は変化無し建物とする（ステップＦ６）。
【０１０５】
滅失判定部８０は、全ての建物に対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＦ７）。全ての建物に対して処理が行なわれていない場合は（ステップＦ７；ＮＯ）、注目建物を他の未処理の建物に移し（ステップＦ８）、ステップＦ３の処理を再び実行する。全ての建物に対して処理が行なわれている場合は（ステップＦ７；ＹＥＳ）、滅失判定処理を終了する。
【０１０６】
以上により、建物内側高所領域の面積から、地図上の対象領域について、対象領域中の滅失建物の検出を行なうことができる。
【０１０７】
図８Ｇは、図４のステップＳ４に示された判定処理のうち、新築判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
新築判定部９０は、判定規則記憶部４１に予め保持されている新築判定閾値を入力する（ステップＧ１）。図８ＥのステップＥ１と同様に、注目ラベルを指し示す初期値を設定する（ステップＧ２）。そして、注目ラベルの高所領域の面積を、高所領域抽出部７０において計算した値から入力する（ステップＧ３）。
【０１０８】
次に、注目ラベルの高所領域の面積が閾値以上かどうか判定を行なう（ステップＧ４）。ここで、判定に用いる閾値は面積でなくてもよい。閾値は、注目ラベルの面積に対する高所領域の面積の割合としてもよい。注目ラベルの高所領域の面積が閾値未満である場合は（ステップＧ４；ＮＯ）、そのラベルは無効とする（ステップＧ５）。注目ラベルの高所領域の面積が閾値以上である場合は（ステップＧ４；ＹＥＳ）、そのラベルは新築建物とする（ステップＧ６）。一般的には、一定の面積以上の注目ラベルについて、注目ラベルの面積に対する高所領域の面積の割合が所定の値以上の場合に新築建物とする。
【０１０９】
新築判定部９０は、図８ＥのステップＥ１０と同様に、全てのラベルに対して処理を行なったかどうか判定を行なう（ステップＧ７）。全てのラベルに対して処理が行なわれていない場合は（ステップＧ７；ＮＯ）、注目ラベルを他の未処理の建物に移し（ステップＧ８）、ステップＧ３の処理を再び実行する。全てのラベルに対して処理が行なわれている場合は（ステップＧ７；ＹＥＳ）、新築判定処理を終了する。
【０１１０】
以上により、建物外側高所領域の面積から、地図上の対象領域について、新築建物の検出を行なうことができる。
【０１１１】
以上説明した実施例によれば、以下の効果を達成する。
第１に、地物の高さから地図上の地物の滅失を検出することができる。その理由は、航空画像データに対してステレオマッチング処理および地物高さ計算処理により得られる地物高さデータと地図とを比較することにより、地物の高さと地図の情報とを高精度で対応付けることができるからである。
【０１１２】
第２に、地物の高さから新築を検出することができる。その理由は、航空画像データに対してステレオマッチング処理および地物高さ計算処理により得られる地物高さデータより高所領域を抽出することによって、地図上に存在しない地物の情報を検出することができるからである。
【０１１３】
第３に、人手作業による検出漏れを防ぐことができる。その理由は、検出作業を自動化することにより、人手による作業が不要となるからである。
【０１１４】
第４に、低コストで地図上の地物の変化を判定することができる。その理由は、検出作業を自動化することにより、人手よりも高速に検出作業を処理することが可能となるからである。
【０１１５】
（適用例）
次に説明する適用例は、本発明の実施例として示した変化検出装置を具体的に適用した一例である。適用例では、実施例と同様の基本構成および基本動作を採用する。以下、実施例との相違点について主に説明し、実施例と共通する構成および動作については説明を適宜省略する。
【０１１６】
図１１〜図１５を参照して、抽出済み地物高さデータを抽出するまでの過程について詳細に説明する。
図１１は、実世界の地上の状態の一例を示す模式図である。図１１は、実世界の一部の断面を示したものであり、起伏のある地形の上に地物が存在する。
【０１１７】
図１２は、図１１に示した実世界の一部を撮影した航空画像から、ステレオマッチング処理により生成したＤＳＭデータを示す模式図である。ＤＳＭデータは、最表面の高さデータを表すため、屋根等で隠された地表面については、屋根の高さデータを含む。
【０１１８】
図１３は、メッシュデータの一例を示す模式図である。メッシュデータは、高さデータのうち、地表面のみの高さ（標高）データを含む。
図１４は、地物高さデータの一例を示す模式図である。図１４に描かれている点線は、ユーザが指定した高所抽出閾値の高さを表す。
【０１１９】
図１５は、抽出済み地物高さデータの一例を示す模式図である。抽出済み地物高さデータは、図１４に描かれている高所抽出閾値未満の高さを０としたものである。よって、図１４に描かれていた、低い建物や車両が除去されていることが分かる。
【０１２０】
図１６〜図２５を参照して、図４のフローチャートを適用した場合の処理結果について詳細に説明する。図１６〜図２１に描かれている数字は各画素における高さ、黒い太線で囲まれた箇所は地図上の建物の位置である。
【０１２１】
図１６は、実際のＤＳＭデータの一例を示す模式図である。図１６の各点における高さは、ステレオ処理部５０の処理により得られる結果であり、標高値に建物の高さを加えたものである。
【０１２２】
図１７は、実際のメッシュデータの一例を示す模式図である。図１７の各画素における高さは、メッシュデータ入力部２０に入力された値であり、標高値である。
【０１２３】
図１８は、実際の地物高さデータの一例を示す模式図である。図１８の各画素における高さは、地物高さ計算部６０の処理により得られる結果である。地物高さは、図１６の値から図１７の値を引いたものであり、実世界における地物の高さを表している。
【０１２４】
図１９は、実際の抽出済み地物高さデータの一例を示す模式図である。図１９の各画素における高さは、高所抽出処理部７１の処理により得られる結果である。図１９では、高所抽出閾値を２とし、図１８の地物高さのうち、２未満の地物高さを０としたものである。図１９の地物高さのうち、地物である黒い太線で囲まれた領域内で、抽出済み地物高さが０より大きい箇所が、建物内側高所領域である。
【０１２５】
抽出済み地物高さデータは、閾値以上の高さの画素のみを抽出するため、家屋輪郭と同じ形で抽出されない場合がある。例えば、屋上面の高さが一定でない家屋等の場合は、高さが低い箇所については抽出済み地物高さデータには含まれない。また、実際には建物が存在するが、建物の高さが閾値未満の場合も同様に、抽出済み地物高さデータには含まれない。
【０１２６】
図１９の地物高さのうち、地物である黒い太線で囲まれた領域外で、抽出済み地物高さが０より大きい箇所が、建物外側高所領域である。
【０１２７】
図２３は図１９の検出結果の一例を示す模式図である。図２３では、図１０に示される地図データの上に、高所領域データ３０１を描いたものである。ステレオマッチング処理により得られるＤＳＭデータには、停車中の車両等の高さが含まれるが、地図上の街区２０１Ｂを用いて、注目画素が街区２０１Ｂの内側にない場合は、地物高さデータを０とすることで、道路上の地物高さデータの抽出を行なわないものとしてもよい。
【０１２８】
図２０は、実際の滅失検出結果の一例を示す模式図である。図２０は滅失判定部８０の処理により得られる結果である。図２０では、破線で囲まれた領域が滅失建物を表す。図２０の例では、滅失判定閾値として、建物内側高所領域の面積が建物の面積に占める割合が５０％未満の建物を滅失として、それ以外の建物を変化無しとして検出している。
【０１２９】
具体的には、図２０の左上にある滅失として検出された建物、および左下にある滅失として検出された建物は、建物内側高所領域の面積が０であるため、滅失として検出されている。また、図２０の左上にある変化無しとして検出された建物には、高さが０である画素が存在するが、建物内側高所領域の面積が建物の面積に占める割合は９３．７５％であり、滅失判定閾値として設定した５０％の条件よりも大きいため、変化無しとして検出されている。
【０１３０】
図２４は、滅失建物の検出結果の一例を示す模式図である。図２４では、図２３に示される地図データと抽出済み地物高さデータのうち建物２０１Ａについて、地図上滅失建物４０１Ａを一点鎖線で、地図上変化無し建物４０１Ｂを実線で描いたものである。
【０１３１】
上記の通り、建物内側高所領域は必ずしも地図上の建物形状とは一致しないが、滅失判定閾値により、地図上の対象地域内の全ての建築物について、建物内側高所領域の面積の割合が閾値以上かどうか判定することで、精度の高い滅失判定を行なうことが可能となる。
【０１３２】
図２１は、実際の新築検出結果の一例を示す模式図である。図２１は新築判定部９０の処理により得られる結果である。図２１では、一点鎖線で囲まれた領域が新築建物であることを示す。図２１の例では、新築判定閾値として、建物外側高所領域の面積が２画素以上の建物を新築として検出している。
【０１３３】
具体的には、図２１の右側にある新築として検出された領域は、建物内側高所領域の面積が１０であり、新築判定閾値として設定した２画素以上の条件よりも大きいため、新築として検出されている。
【０１３４】
図２５は、新築建物の検出結果の一例を示す模式図である。図２５では、図２３に示される地図データと抽出済み地物高さデータの上に、地図上新築建物５０１を二点鎖線で描いたものである。新築判定閾値を用いることにより、樹木や車両等の領域が小さい建物外側高所領域を新築ではないと判定することで、精度の高い新築判定を行なうことが可能となる。
【０１３５】
図２２は、実際の地図変化検出結果の一例を示す模式図である。図２２は、変化検出装置１００の出力結果であり、地図上の建物の通し番号、変化の種類、緯度および経度の情報が表されている。
【０１３６】
図２２では、建物の位置情報として緯度および経度を使用しているが、例えば、位置を平面上に投影した平面直角座標系など、実世界との位置の紐付けが可能な表現方法であれば使用してもよい。また、図２２では、検出結果を表にして出力しているが、変化の内容と実世界との位置の紐付けが可能な表現方法であればよく、出力方法を限定するものではない。
【０１３７】
本発明によると、以下の効果が達成される。
第１に、地物高さ抽出手段を備えていることにより、ＤＳＭデータと地図データとの比較が可能となり、建築物の高さを考慮した変化検出により、検出漏れの少ない滅失の判定を行なうことができる。
【０１３８】
第２に、ステレオマッチング処理により得られるＤＳＭデータと地図データとの比較により、従来イメージマッチング等の方法で行なっていた検出方法では検出できなかった新築領域の検出ができる。
【０１３９】
第３に、ユーザがデータと判定規則を入力した後は自動的に地図変化検出結果を取得することができるため、目視での検出に比べて大幅なコストの削減を行なうことができる。
【０１４０】
第４に、地物の高さデータと地図との比較により、地物の箇所を正確に特定して検出を行なうことができるため、目視での検出で発生していた検出漏れを防ぐことができる。
【０１４１】
第５に、地図中の建築物ごとに高所領域の平均高さを計算することで、建築物の高さを推定することが可能となり、更新された地図を元に再び地図変化検出を行なった場合には、高さデータの比較により建築物の増改築の検出が可能となる。
【０１４２】
本発明は、地図変化の検出漏れが発生するという問題と、建物の新築を検出することができないという問題を解決し、コストを抑えて対象の変化を検出することができる。
【０１４３】
以上、好ましい実施例および適用例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも、上記実施例および適用例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。例えば、本実施例では地物の場合について説明したが、所定領域について描かれた地図に含まれる対象であれば、対象は地物に限定されない。
【０１４４】
その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。
【０１４５】
ＣＰＵ２０１、主記憶部２０２、提示部２０３、入力部２０４、インタフェース部２０５、補助記憶部２０６及びシステムバス２０７などから構成される変化検出装置１００の処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する変化検出装置１００を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで変化検出装置１００を構成してもよい。
【０１４６】
また、変化検出装置１００の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
【０１４７】
また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS, Bulletin Board System)に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施例に係る変化検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る変化検出装置の高所領域抽出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係る変化検出装置の物理的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例に係る変化検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】地物高さデータを取得する動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】地図上の建物データを取得する動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】高所領域抽出処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ａ】判定種別処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】建物内側判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｃ】建物内側高所領域の面積を計算する動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｄ】建物外側判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｅ】建物外側高所領域の面積を計算する動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｆ】滅失判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｇ】新築判定処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】入力に用いる航空写真の一例を示す模式図である。
【図１０】入力に用いる地図データの一例を示す模式図である。
【図１１】実世界の地上の状態の一例を示す模式図である。
【図１２】ＤＳＭデータの一例を示す模式図である。
【図１３】メッシュデータの一例を示す模式図である。
【図１４】地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図１５】抽出済み地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図１６】適用例におけるＤＳＭデータの一例を示す模式図である。
【図１７】適用例におけるメッシュデータの一例を示す模式図である。
【図１８】適用例における地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図１９】適用例における抽出済み地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図２０】適用例における滅失検出結果の一例を示す模式図である。
【図２１】適用例における新築検出結果の一例を示す模式図である。
【図２２】適用例における地図変化検出結果の一例を示す模式図である。
【図２３】地物高さデータの一例を示す模式図である。
【図２４】滅失判定結果の一例を示す模式図である。
【図２５】新築判定結果の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１０ 航空画像データ入力部
２０ メッシュデータ入力部
３０ 地図データ入力部
４０ 判定規則入力部
４１ 判定規則記憶部
５０ ステレオ処理部
６０ 地物高さ計算部
７０ 高所領域抽出部
７１ 高所抽出処理部
７２ 判定種別処理部
７３ 建物内側判定部
７４ 建物内側高所領域面積計算部
７５ 建物外側判定部
７６ 建物外側高所領域ラベリング部
７７ 建物外側高所領域面積計算部
８０ 滅失判定部
９０ 新築判定部
１００ 変化検出装置
１１０ 変化検出プログラム
２０１ ＣＰＵ
２０２ 主記憶部
２０３ 提示部
２０４ 入力部
２０５ インタフェース部
２０６ 補助記憶部
２０７ システムバス
１０１Ａ、１０１Ｂ 航空写真
２０１Ａ 地図上建築物
２０１Ｂ 地図上街区
３０１ 高所領域
４０１Ａ 地図上滅失建物
４０１Ｂ 地図上変化無し建物
５０１ 地図上新築建物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地図に記載される対象となる地物の変化を検出する地図変化検出装置であって、
複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理手段と、
前記ステレオマッチング処理手段で抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出手段と、
前記地物高さ抽出手段で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出する変化検出手段と、
を備えることを特徴とする地図変化検出装置。
【請求項２】
前記変化検出手段は、前記地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と前記地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の地図変化検出装置。
【請求項３】
前記変化検出手段は、
前記地図データに対象となる地物が存在しない地点において、前記地物高さデータが正である場合、又は
前記地図データに対象となる地物が存在する地点において、前記地物高さデータが所定の値以下である場合に、
前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の地図変化検出装置。
【請求項４】
前記変化検出手段は、前記地図データに対象となる地物が存在しない領域において、前記高所領域の１つの部分集合が所定の密度を超え、かつ所定の面積を超える場合に、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項２に記載の地図変化検出装置。
【請求項５】
前記変化検出手段は、前記地図データの任意の地物内において、前記高所領域が所定の面積以下の場合に、該地物の変化を検出することを特徴とする請求項２に記載の地図変化検出装置。
【請求項６】
地図上の所定領域に含まれる対象となる地物の変化を検出する地図変化検出方法であって、
複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理ステップと、
前記ステレオマッチング処理ステップで抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出ステップと、
前記地物高さ抽出ステップで抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出する変化検出ステップと
を備えることを特徴とする地図変化検出方法。
【請求項７】
前記変化検出ステップは、前記地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と前記地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項４に記載の地図変化検出方法。
【請求項８】
前記変化検出ステップは、
前記地図データに対象となる地物が存在しない地点において、前記地物高さデータが正である場合、又は
前記地図データに対象となる地物が存在する地点において、前記地物高さデータが所定の値以下である場合に、
前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項４又は５に記載の地図変化検出方法。
【請求項９】
前記変化検出ステップは、前記地図データに対象となる地物が存在しない領域において、前記高所領域の１つの部分集合が所定の密度を超え、かつ所定の面積を超える場合に、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の地図変化検出方法。
【請求項１０】
前記変化検出ステップは、前記地図データの任意の地物内において、前記高所領域が所定の面積以下の場合に、該地物の変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の地図変化検出方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理手段と、
前記ステレオマッチング処理手段で抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出手段と、
前記地物高さ抽出手段で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、地図に記載される対象となる地物の変化を検出する変化検出手段と、
して機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
地図に記載される対象となる地物の変化を検出する地図変化検出装置であって、
複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理手段と、
前記ステレオマッチング処理手段で抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出手段と、
前記地物高さ抽出手段で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出する変化検出手段と、
を備えることを特徴とする地図変化検出装置。
【請求項２】
前記変化検出手段は、前記地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と前記地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の地図変化検出装置。
【請求項３】
前記変化検出手段は、
前記地図データに対象となる地物が存在しない地点において、前記地物高さデータが正である場合、又は
前記地図データに対象となる地物が存在する地点において、前記地物高さデータが所定の値以下である場合に、
前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の地図変化検出装置。
【請求項４】
前記変化検出手段は、前記地図データに対象となる地物が存在しない領域において、前記高所領域の１つの部分集合が所定の密度を超え、かつ所定の面積を超える場合に、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項２に記載の地図変化検出装置。
【請求項５】
前記変化検出手段は、前記地図データの任意の地物内において、前記高所領域が所定の面積以下の場合に、該地物の変化を検出することを特徴とする請求項２に記載の地図変化検出装置。
【請求項６】
地図上の所定領域に含まれる対象となる地物の変化を検出する地図変化検出方法であって、
複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理ステップと、
前記ステレオマッチング処理ステップで抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出ステップと、
前記地物高さ抽出ステップで抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出する変化検出ステップと
を備えることを特徴とする地図変化検出方法。
【請求項７】
前記変化検出ステップは、前記地物高さデータのうち所定の値以上の高さを有する地点の集合である高所領域を抽出し、該高所領域と前記地図データとを比較して、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項４に記載の地図変化検出方法。
【請求項８】
前記変化検出ステップは、
前記地図データに対象となる地物が存在しない地点において、前記地物高さデータが正である場合、又は
前記地図データに対象となる地物が存在する地点において、前記地物高さデータが所定の値以下である場合に、
前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項４又は５に記載の地図変化検出方法。
【請求項９】
前記変化検出ステップは、前記地図データに対象となる地物が存在しない領域において、前記高所領域の１つの部分集合が所定の密度を超え、かつ所定の面積を超える場合に、前記対象となる地物の変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の地図変化検出方法。
【請求項１０】
前記変化検出ステップは、前記地図データの任意の地物内において、前記高所領域が所定の面積以下の場合に、該地物の変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の地図変化検出方法。
【請求項１１】
コンピュータを、
複数の異なる位置から所定の領域を撮影した複数の画像を入力として、該所定の領域の表層を３次元座標で表したデジタル表層モデルデータを抽出するステレオマッチング処理手段と、
前記ステレオマッチング処理手段で抽出した前記デジタル表層モデルデータから、地表面の標高を差し引いた地物高さを抽出する地物高さ抽出手段と、
前記地物高さ抽出手段で抽出した地物高さデータと地図データとを比較して、地図に記載される対象となる地物の変化を検出する変化検出手段と、
して機能させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図８Ｇ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
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【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
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【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
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【図１９】
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【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００８−２９８６３１（Ｐ２００８−２９８６３１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４５９７１（Ｐ２００７−１４５９７１）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（３９０００１３９５）ＮＥＣシステムテクノロジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（３９０００１３９５）ＮＥＣシステムテクノロジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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