地表変化判別装置及び地表変化判別プログラム
【課題】該当地域の地表の変化を高速に精度良く解析する。
【解決手段】特異地表情報検出手段１０３は新規に得た該当地域の特異領域を算出し、特異地表情報検出手段２０３は事前に得た該当地域の特異領域を算出し、位置補正手段１０５は算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行い、地表情報差分検出手段１０７は位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出し、地表情報変化評価手段１０９は検出された差分について実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価する。
【解決手段】特異地表情報検出手段１０３は新規に得た該当地域の特異領域を算出し、特異地表情報検出手段２０３は事前に得た該当地域の特異領域を算出し、位置補正手段１０５は算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行い、地表情報差分検出手段１０７は位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出し、地表情報変化評価手段１０９は検出された差分について実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は該当地域の地形や構造物等の地表の変化を判別する地表変化判別装置及び地表変化判別プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の地表変化判別装置では、該当地域の地表を航空機等からレーダで走査して新規に得た地表の高度情報やカメラで撮影して新規に得た色彩スペクトル情報と、事前に得た地表情報である地表の高度情報や地表の色彩スペクトル情報との差から、該当地域の地表の変化を判別している。地表の変化の例として、例えば、建造物の生成又は消滅や、河川の氾濫を含むくぼ地の生成又は消滅や、がけ崩れを含む一定傾斜斜面の生成又は消滅等が上げられる。
【０００３】
このように、従来の地表変化判別装置では、航空機又は人工衛星等から該当地域の地表を可視光線、赤外線、電波等により撮影し、地表の高度情報や地表の色彩スペクトル情報を得ることが行われ、また、時間差をおいて撮影又は走査された複数の地表の画像から、時間の経過によって建造物を含む地表の変化を判別することが行われている。
【０００４】
従来から、この地表の変化を判別する過程を人間の目視能力によらずに自動的に行うための発明がなされており、例えば特許文献１では、建造物や自然物等の物体が存在する地域の撮影画像からエッジ画像を生成するエッジ画像生成手段と、エッジ画像生成手段が生成したエッジ画像毎に当該撮影画像全体に対する存在確度を算出するとともに存在確度が一定値以下となるエッジ画像を当該撮影画像の該当領域から除去する手段とを有し、物体の影成分が削除された前処理画像を生成する画像処理装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、同一地域を時間を置いて上空から撮影した新旧画像を用意し、上記新旧画像の夫々から第１の画像変換手法により第１及び第２の変換画像を求め、該第１及び第２の変換画像を比較し、変化領域と推定されるデータを有する第１の２値化画像を求め、上記新旧画像の夫々から第２の画像変換手法により第３及び第４の変換画像を求め、該第３及び第４の変換画像を比較し、変化領域と推定されるデータを有する第２の２値化画像を求め、上記第１の２値化画像を所定画素数からなる複数の画素領域に分割し、夫々の画素領域中の領域変化を示す画素数を求め、該画素数をしきい値と比較して第３の２値化画像を求め、上記第２の２値化画像を所定画素数からなる複数の画素領域に分割し、夫々の画素領域中の領域変化を示す画素数を求め、該画素数をしきい値と比較して第４の２値化画像を求め、上記第３及び第４の２値化画像に基づいて上記新旧画像間の変化領域を特定する画像データ処理方法が開示されている。
【０００６】
上記特許文献の従来の地表変化の検出手法においては、新旧の該当地域を撮影した画像を正確に位置合わせしてから、その後に地表変化を検出する必要があるが、この際の位置合わせの手法については、同一縮尺の平行移動のみで位置合わせをするか、開示しておらず手作業で位置合わせを行うことを前提として記述されている。
【０００７】
一方、測量の際には、非特許文献１に、地上に対空標識を設置して位置合わせの基準とすることが記載されているが、通常の測量以外の測定の場合、特に災害が発生した後の地上の撮影においては、このような位置合わせ用の対空標識は被写体である地上には設定されない。
【０００８】
また、撮影するカメラやレーザ照射装置の位置や姿勢は航空機に設置してあるＧＰＳ（Global Positioning System）装置及び姿勢制御装置で得ることができ、これを新旧の該当地域の撮影画像の位置合わせに用いることができるが、誤差も多く、その位置合わせのみに頼っていては、地表の変化を捉えるための位置合わせとしては不十分である。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３１２４６６号公報（段落０００６）
【特許文献２】特開２００１−１０９８７２号公報（段落０００６）
【非特許文献１】国土交通省公共測量作業規定、国土交通省大臣官房技術調査課監修、社団法人 日本測量協会、平成１４年６月６日、第３章 空中写真測量、第１節 要旨、第９８条、Ｐ．４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の地表変化判別装置は以上のように構成されているので、新旧の該当地域の撮影画像の位置合わせの精度が低く、該当地域の地表の変化を高速に精度良く解析することができないという課題があった。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、該当地域の地表の変化を高速に精度良く解析することができる地表変化判別装置及び地表変化判別プログラムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る地表変化判別装置は、新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して新規に得た該当地域の特異領域を算出すると共に、事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して事前に得た該当地域の特異領域を算出する特異地表情報検出手段と、上記特異地表情報検出手段により算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行う位置補正手段と、上記位置補正手段により位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出する地表情報差分検出手段と、上記地表情報差分検出手段により検出された差分について、予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価する地表情報変化評価手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明により、該当地域の地表の変化を高速に精度良く解析することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による地表変化判別装置の構成を示すブロック図である。この地表変化判別装置は、該当地域の地形や構造物の地表の変化を判別するもので、新着情報入力手段１０１、新着情報メモリ１０２、特異地表情報検出手段１０３、新着特異情報メモリ１０４、位置補正手段１０５、新着位置補正情報メモリ１０６、地表情報差分検出手段１０７、新着情報差分メモリ１０８、地表情報変化評価手段１０９、変化情報メモリ１１０、変化情報出力手段１１１、旧来情報メモリ２０２、特異地表情報検出手段２０３、旧来特異情報メモリ２０４及び地表情報変化モデルメモリ２０８を備えている。
【００１５】
図１において、新着情報入力手段１０１は、例えばディスク装置であり、該当地域の地表の高度情報又は地表の色彩スペクトル情報である地表情報を新規に得て新着情報メモリ１０２に格納する。特異地表情報検出手段１０３は、新着情報メモリ１０２に格納されている新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出し、新規に得た該当地域の特異領域を算出して新着特異情報メモリ１０４に格納する。
【００１６】
旧来情報メモリ２０２には、事前に得た該当地域の地表の高度情報又は地表の色彩スペクトル情報である地表情報が格納されている。特異地表情報検出手段２０３は、旧来情報メモリ２０２に格納されている事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出し、事前に得た該当地域の特異領域を算出して旧来特異情報メモリ２０４に格納する。
【００１７】
位置補正手段１０５は、新着特異情報メモリ１０４に格納されている新規に得た該当地域の特異領域及び旧来特異情報メモリ２０４に格納されている事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報における中領域毎の位置ずれのベクトル量を求め、求めた中領域毎の位置ずれのベクトル量に基づき、新規に得た該当地域の地表情報を小領域毎にずらすことにより、新規に得た該当地域の地表情報の位置を補正して新着位置補正情報メモリ１０６に格納する。
このようにして、位置補正手段１０５は、特異地表情報検出手段１０３により算出された新規に得た該当地域の特異領域及び特異地表情報検出手段２０３により算出された事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行う。
【００１８】
地表情報差分検出手段１０７は、新着位置補正情報メモリ１０６に格納されている位置が補正された新規に得た該当地域の地表情報と、旧来情報メモリ２０２に格納されている事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出して、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を新着情報差分メモリ１０８に格納する。
【００１９】
地表情報変化モデルメモリ２０８には、該当地域の地表情報の変化を評価するためのパラメータが予め格納されている。地表情報変化評価手段１０９は、新着情報差分メモリ１０８に格納されている新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分について、地表情報変化モデルメモリ２０８に格納されている予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価して変化情報メモリ１１０に格納する。
【００２０】
変化情報出力手段１１１は変化情報メモリ１１０に格納されている実際に発生した地表情報の変化を出力する。
【００２１】
図２は特異地表情報検出手段１０３の構成を示すブロック図である。この特異地表情報検出手段１０３は、領域分割制御手段３０１、領域分割手段３０２、領域統計算出手段３０３、領域統計メモリ３０４及び特異領域算出手段３０５を備えている。また、図示されていないが、特異地表情報検出手段２０３も図２に示す特異地表情報検出手段１０３の構成と同じ構成を備えている。
【００２２】
図２において、領域分割制御手段３０１には、該当地域の全体領域を所定の中領域に分割し、分割した中領域を所定の小領域に分割する該当地域の領域分割方法が予め複数設定されている。領域分割手段３０２は、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の領域分割方法に基づき、該当地域を所定の中領域及び小領域に分割する。
【００２３】
領域統計算出手段３０３は、領域分割手段３０２により分割された所定の中領域及び小領域毎に、地表情報の領域統計を算出して領域統計メモリ３０４に格納する。特異領域算出手段３０５は、領域統計メモリ３０４に格納されている地表情報の領域統計に基づき、該当領域の地表情報の特異な分布を検出し、該当地域の特異領域を算出する。
【００２４】
次に動作について説明する。
新着情報入力手段１０１は、該当地域の地表の高度情報又は地表の色彩スペクトル情報である地表情報を新規に得て新着情報メモリ１０２に格納するが、ここでは、地表情報としてレーザ等で走査して地表の高度データを得るものとする。このレーザ等による走査で新規に得た地表情報は、赤外線を含む光学的なセンサの画像と比較した場合、雲や日照の陰等の影響を受けないという特徴はあるものの、得られるのは高度データであり、地表面の反射スペクトルによる色彩や熱の差は検知されないという特徴がある。
【００２５】
レーダ等で取得された高度データは、基本的には離散的な地点毎の高度データである。この地点毎の高度データについては、離散的な地点毎の高度データ（例えばデータ形式：ｘ，ｙ，ｚで、ｘが緯度、ｙが経度、ｚが高度）という形式で扱うこととする。新着情報メモリ１０２に格納された地表情報は特異地表情報検出手段１０３と位置補正手段１０５に転送される。
【００２６】
特異地表情報検出手段１０３における領域分割制御手段３０１には、該当地域の領域分割方法が予め複数設定されている。
図３は特異地表情報検出手段１０３における領域分割制御手段３０１に予め設定されている該当地域の領域分割方法の例を示す図である。図３に示す領域分割方法Ａでは、該当地域を３００ｍ×２００ｍの中領域４０１に分割し、分割した中領域４０１を６０ｍ×４０ｍの小領域４０２に分割している。また、領域分割方法Ｂでは、該当地域を３００ｍ×２００ｍの中領域４０１に分割し、分割した中領域４０１を５０ｍ×５０ｍの小領域４０２に分割している。
【００２７】
新着情報入力手段１０１では、通常、１辺が３ｋｍないし１０ｋｍ程度の該当地域の領域を保持していて、平均の分解能（ｘの値の最小間隔ないしｙの値の最小間隔）が０．３ｍないし１０ｍ程度とする。領域分割制御手段３０１に予め設定されている該当地域の領域分割方法では、この全体領域を、中領域４０１として１辺が１００ｍないし３００ｍ程度に分割し、さらに、この中領域４０１を１辺が３０ｍないし１００ｍ程度の小領域４０２に分割している。
【００２８】
領域分割方法として、図３では領域分割方法Ａ，Ｂを例示したが、これ以外に縦長や斜め方向に分割する領域分割方法を複数種類を用意して設定する。なお、小領域の１辺の長さは、地表変化として検出すべき事象（建物の新築や撤去、川床の変化等）の大きさを勘案したものであり、事象の大きさが異なる場合（大規模地震による地殻変動等）の場合には領域分割制御手段３０１において変更して設定することが可能である。
【００２９】
領域分割手段３０２は、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の領域分割方法Ａに基づき、例えば、該当地域の最左端で最下端を基点として、該当地域を所定の中領域及び小領域に分割する。
【００３０】
領域統計算出手段３０３は、領域分割手段３０２により分割された所定の中領域及び小領域毎に、地表情報の領域統計を算出して領域統計メモリ３０４に格納する。ここで、地表情報がｘ、ｙ、ｚで、ｘが緯度、ｙが経度、ｚが高度の場合に、領域統計算出手段３０３は、各中領域及び各小領域の各緯度ｘ、経度ｙにおける各地点の高度ｚに基づき、各中領域及び各小領域における高度ｚの算術平均値（以下、平均値と称する）を領域統計として算出し、その結果を領域統計メモリ３０４に格納する。
【００３１】
次に、領域分割手段３０２は、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の領域分割方法Ａに基づき、該当地域の基点より、小領域のサイズの半分である、緯度ｘを３０ｍずらしたところ、経度ｙを２０ｍずらしたところ、並びに緯度ｘを３０ｍ及び経度ｙを２０ｍずらしたところの各々を原点にして、該当地域を所定の中領域及び小領域に分割し、領域統計算出手段３０３は、領域分割手段３０２により分割された所定の中領域及び小領域毎に、同様にして、各中領域及び各小領域の各緯度ｘ、経度ｙにおける各地点の高度ｚに基づき、各中領域及び各小領域における高度ｚの平均値を領域統計として算出し、その結果を領域統計メモリ３０４に格納する。
【００３２】
また、領域分割手段３０２が、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の領域分割方法Ｂに基づき、該当地域の基点から該当地域を所定の中領域及び小領域に分割した場合と、該当地域の基点より小領域のサイズの半分ずらした点を原点として該当地域を所定の中領域及び小領域に分割した場合について、領域統計算出手段３０３は、領域分割手段３０２により分割された所定の中領域及び小領域毎に、同様にして、各中領域及び各小領域の各緯度ｘ、経度ｙにおける各地点の高度ｚに基づき、各中領域及び各小領域における高度ｚの平均値を領域統計として算出し、その結果を領域統計メモリ３０４に格納する。
【００３３】
さらに、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の他の領域分割方法についても、同様に、領域分割手段３０２は、該当地域を所定の中領域及び小領域に分割し、領域統計算出手段３０３は、地表情報の領域統計を算出して領域統計メモリ３０４に格納する。
【００３４】
領域統計算出手段３０３により算出され領域メモリ３０４に格納される領域統計について、地表情報と関連して説明する。
図４は地表情報を略地図として表し、ある小領域４０２ａとその小領域４０２ａの経度ｙを小領域のサイズの半分だけずらした小領域４０２ｂを示す図である。図４の地表情報内には建物５０１と川床５０２がある。建物５０１内部の高度ｚは周辺の土地よりも高く、川床５０２内部の高度ｚは周辺の土地よりも低いとする。高度ｚの平均値は、この付近が平地であれば、小領域４０２ｂにおいては、建物５０１や川床５０２がない近隣の小領域より高い。小領域４０２ａにおいては、高度ｚの平均値は、建物５０１と川床５０２に影響されるので、建物５０１や川床５０２がない近隣の小領域と比べた場合に特段の特徴はないが、分散値は大きい。
【００３５】
そこで、特異領域算出手段３０５は、領域統計メモリ３０４に格納されている中領域の領域統計とその内部の小領域毎の領域統計を比較し、事前に設定されているしきい値に比べて、次の特徴を持つ小領域を特異領域とみなして、特異事由コードを設定する。
【００３６】
図５は特異領域算出手段３０５に予め設定されている特異事由コード表の例を示す図である。この特異事由コード表は小領域の領域統計の状態と特異事由コードとの対で設定されており、領域統計メモリ３０４に格納されている小領域の領域統計の状態に対して特異領域算出手段３０５が該当の小領域の中心座標（ｘ，ｙ）に与える特異事由コードを示している。なお、図５では、各特異事由コードに対して説明のための検出目的を図示している。
【００３７】
図５に示すように、特異事由コードとして、平均値による特異事由コード０１，０２，０３，０４，・・・があり、例えば、特異事由コード０１は周辺よりも低地であることが示される。特異領域算出手段３０５は、この特異事由コードを該当小領域の中心座標（ｘ，ｙ）と共に、新着特異情報メモリ１０４に特異領域として（ｘ，ｙ，特異事由コード）を格納する。
【００３８】
すなわち、特異領域算出手段３０５は、領域統計算出手段３０３により算出された小領域の地表情報の平均値と当該小領域を含む中領域の地表情報の平均値とを比較し、又は領域統計算出手段３０３により算出された小領域の地表情報の平均値と当該小領域に隣接する小領域の地表情報の平均値を比較し、予め設定された所定の条件を満たす場合に、当該小領域を特異領域として算出する。
【００３９】
例えば、特異領域算出手段３０５は、図５に示すように、小領域の地表情報の平均値が当該小領域を含む中領域の地表情報の平均値より所定のしきい値以上低い場合には、くぼ地や川床と判断して当該小領域に特異事由コード０１を与え、小領域の地表情報の平均値が当該小領域を含む中領域の地表情報の平均値より所定のしきい値以上高い場合には、建物や山頂と判断して当該小領域に特異事由コード０２を与え、小領域の地表情報の平均値が当該小領域の上（北）の小領域の地表情報の平均値より低く、下（南）の小領域の地表情報の平均値より高い場合には、南向き斜面と判断して当該小領域に特異事由コード０３を与え、小領域の地表情報の平均値が当該小領域の左（西）の小領域の地表情報の平均値より低く、右（東）の小領域の地表情報の平均値より高い場合には、東向き斜面と判断して当該小領域に特異事由コード０４を与える。
【００４０】
一方、旧来情報メモリ２０２に格納されている地表情報についても、特異地方情報検出手段２０３は、特異地方情報検出手段１０３と同様にして、小領域に特異事由コードを与えて、旧来特異情報メモリ２０４に特異領域として格納する。なお本処理は、いうまでもなく、新着情報入力手段１０１に新規に得た地表情報が入力される以前に実施しておくことができる。
【００４１】
新着特異情報メモリ１０４及び旧来特異情報メモリ２０４に特異領域としての各小領域毎の特異事由コードが格納された後、位置補正手段１０５は、特異領域としての各小領域毎の特異事由コードに基づき、新着情報メモリ１０２に格納されている新規に得た地表情報と旧来情報メモリ２０２に格納されている事前に得た地表情報との位置合わせ行う。なお、仮に新規に得た地表情報と事前に得た地表情報の位置がずれていないならば、新着特異情報メモリ１０４内の特異事由コードと旧来特異情報メモリ２０４内の特異自由コードは全く一致するが、これは実際の観測データをもとにしていると起こりがたいため、以下のようにして位置合わせを行う。
【００４２】
位置補正手段１０５は、新着特異情報メモリ１０４に格納されている特異領域としての（ｘ１，ｙ１，特異事由コード）を参照すると共に、旧来特異情報メモリ２０４に格納されている特異領域としての（ｘ２，ｙ２，特異事由コード）を参照し、新規に得た中領域における各小領域の特異事由コードと、事前に得た中領域における各小領域の特異事由コードとを比較し、同じ特異事由コードを持ち所定のしきい値以内の距離にある小領域の個数が所定のしきい値以上ある場合に、中領域における位置ずれのベクトル量（ｘ１−ｘ２，ｙ１−ｙ２）を中領域における位置ずれの候補として求める。
【００４３】
また、位置補正手段１０５は、他の領域分割方法、例えば図３に示す領域分割方法Ｂで同様の処理を行い、位置ずれの候補を求める。このとき、位置ずれの候補を確実に得るために、該当領域を原点をずらして分割した中領域についても、同様の位置ずれの候補を求める処理を行う。
【００４４】
このようにして、位置補正手段１０５は中領域毎の位置ずれのベクトル量を中領域における位置ずれの候補として求める。このとき、走査方向に５度以内の位置ずれがあれば領域全体は位置ずれのベクトル量が異なるが、例えばｓｉｎ５度＝０．０８７であり、１辺が３００ｍの中領域であれば、位置ずれの最大は２．６ｍ程度であるので、中領域毎にずれを求めれば角度の影響は無視できる。
【００４５】
そして、位置補正手段１０５は、最大個数の中領域の位置ずれのベクトル量を算出した該当地域の領域分割方法を選択し、位置ずれのベクトル量が算出された中領域では算出された位置ずれのベクトル量を採用し、位置ずれのベクトル量が算出されていない中領域では、中心座標が最も近い中領域の位置ずれのベクトル量を採用する。さらに、位置補正手段１０５は、採用された中領域毎の位置ずれのベクトル量に基づき、新着情報メモリ１０２に格納されている新規に得た地表情報を小領域毎にずらすことにより、位置が補正された新規に得た地表情報を新着位置補正情報メモリ１０６に格納する。
【００４６】
次に地表情報差分検出手段１０７は、新着位置補正情報メモリ１０６に格納されている位置が補正された新規に得た地表情報と、旧来情報メモリ２０２に格納されている相当位置にある事前に得た地表情報とを比較し、以下の方法により顕著な地表情報の差分を検出する。なお、センサの差及び高さ検出地点（ｘ，ｙ）の差があるため、本来は差のない地表であっても高度差は生じるので、単純にデータ上に高度差があるだけでは顕著な差とはいえない。また、位置補正手段１０５による位置ずれの算出の際に、同じ特異事由コードを有する相当領域であっても、これは統計量による比較であるため、顕著な地表情報の差は存在しうる。
【００４７】
地表情報差分検出手段１０７は、事前に得た地表情報の小領域単位に、地表情報の値（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に対し、新着位置補正情報メモリ１０６に格納されている最も距離の近い地表情報の値（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を求め、その高度の差をｚ３＝ｚ２−ｚ１として算出する。高度の差の絶対値｜ｚ２−ｚ１｜が所定のしきい値を超えた高度の差ｚ３について、値（ｘ２，ｙ２，ｚ３）を新着情報差分メモリ１０８に格納する。
【００４８】
新着情報差分メモリ１０８に格納されているのは、点毎に高度に顕著な差がある地点のリストであるが、これが検出目的である実際の地表変化にあたるかどうかを次に示す方法で地表情報変化評価手段１０９により評価する。
【００４９】
地表情報変化評価手段１０９は、新着情報差分メモリ１０８に格納されている値（ｘ２，ｙ２，ｚ３）について、所定のしきい値より大きい正の高度の差ｚ３を有する所定の距離以内の（ｘ２，ｙ２）の点を、該当地域の基点近傍の小領域から追跡して左回りの連鎖を作ることにより上昇区域輪郭線を形成し、上昇区域輪郭線で囲まれた輪郭領域の面積Ｓ１を求めると共に、所定のしきい値より小さい負の高度の差ｚ３を有する所定の距離以内の（ｘ２，ｙ２）の点を、該当地域の基点近傍の小領域から追跡して左回りの連鎖を作ることにより下降区域輪郭線を形成し、下降区域輪郭線で囲まれた輪郭領域の面積Ｓ２を求める。
【００５０】
そして、地表情報変化評価手段１０９は、上昇区域輪郭線で囲まれた輪郭領域の面積Ｓ１が所定のパラメータ１より大きい場合には実際に上昇区域が発生したと評価し、下降区域輪郭線で囲まれた輪郭領域の面積Ｓ２が所定のパラメータ１より大きい場合には、実際に下降区域が発生したと評価する。ここで、パラメータ１は上昇区域又は下降区域が発生したと評価する際の誤差を排除するためのパラメータである。
【００５１】
また、地表情報変化評価手段１０９は、上昇区域輪郭線の外接長方形の面積Ｓ３、下降区域輪郭線の外接長方形の面積Ｓ４及び両外接長方形の重複面積Ｓ５を求め、Ｓ５／Ｓ３＞パラメータ２又はＳ５／Ｓ４＞パラメータ２の場合に、上昇区域と下降区域が混在して発生したと評価する。ここで、パラメータ２は上昇区域と下降区域が混在して発生したと評価する際の誤差を排除するためのパラメータである。
【００５２】
そして、地表情報変化評価手段１０９は、実際に発生した地表情報の変化と評価した値（ｘ２，ｙ２，ｚ３）、又は上昇区域輪郭線、下降区域輪郭線を変化情報メモリ１１０に格納する。
【００５３】
変化情報出力手段１１１は、変化情報メモリ１１０に格納されている値（ｘ２，ｙ２，ｚ３）、又は上昇区域輪郭線、下降区域輪郭線を、変化情報として出力する。
【００５４】
以上のように、この実施の形態１によれば、特異地表情報検出手段１０３が新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して新規に得た該当地域の特異領域を算出し、特異地表情報検出手段２０３が事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して事前に得た該当地域の特異領域を算出し、位置補正手段１０５が算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行い、地表情報差分検出手段１０７が位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出し、地表情報変化評価手段１０９が、検出された差分について、予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価することにより、該当地域の地表の変化を高速に精度良く解析することができるという効果が得られる。
【００５５】
上記実施の形態１では、地表情報として（ｘ，ｙ，ｚ）のｚ情報として高度情報を用いて説明してきたが、このかわりに、赤外線センサにおける反射値を離散値（例：０〜２５５）とした場合にも本処理は適用できる。その際は、高度のかわりに温度放射の高い区域と低い区域で変化を評価することとなる。また、高度情報のかわりに、赤・青・緑の３原色による色彩スペクトル情報を離散値として得た場合にも本処理は適用できる。その場合には、各原色による反射でまず変化を評価し、地表情報変化評価手段１０９により各原色での評価結果の論理和をとることで変化を判別する。
【００５６】
なお、上記実施の形態１による地表変化判別装置は、コンピュータと、このコンピュータを上記実施の形態１における各手段として機能させるための地表変化判別プログラムにより実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態１による地表情報変化評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による地表情報変化評価装置の特異地表情報検出手段の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による地表情報変化評価装置の特異地表情報検出手段における領域分割制御手段に予め設定されている該当地域の領域分割方法の例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による地表情報変化評価装置において、地表情報を略地図として表し、ある小領域とその小領域の経度を小領域のサイズの半分だけずらした小領域を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る地表情報変化評価装置の特異地表情報検出手段における特異領域算出手段に予め設定されている特異事由コード表の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０１ 新着情報入力手段、１０２ 新着情報メモリ、１０３ 特異地表情報検出手段、１０４ 新着特異情報メモリ、１０５ 位置補正手段、１０６ 新着位置補正情報メモリ、１０７ 地表情報差分検出手段、１０８ 新着情報差分メモリ、１０９ 地表情報変化評価手段、１１０ 変化情報メモリ、１１１ 変化情報出力手段、２０２ 旧来情報メモリ、２０３ 特異地表情報検出手段、２０４ 旧来特異情報メモリ、２０８ 地表情報変化モデルメモリ、３０１ 領域分割制御手段、３０２ 領域分割手段、３０３ 領域統計算出手段、３０４ 領域統計メモリ、３０５ 特異領域算出手段、４０１ 中領域、４０２ 小領域、４０２ａ 小領域、４０２ｂ 小領域、５０１ 建物、５０２ 川床。
【技術分野】
【０００１】
この発明は該当地域の地形や構造物等の地表の変化を判別する地表変化判別装置及び地表変化判別プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の地表変化判別装置では、該当地域の地表を航空機等からレーダで走査して新規に得た地表の高度情報やカメラで撮影して新規に得た色彩スペクトル情報と、事前に得た地表情報である地表の高度情報や地表の色彩スペクトル情報との差から、該当地域の地表の変化を判別している。地表の変化の例として、例えば、建造物の生成又は消滅や、河川の氾濫を含むくぼ地の生成又は消滅や、がけ崩れを含む一定傾斜斜面の生成又は消滅等が上げられる。
【０００３】
このように、従来の地表変化判別装置では、航空機又は人工衛星等から該当地域の地表を可視光線、赤外線、電波等により撮影し、地表の高度情報や地表の色彩スペクトル情報を得ることが行われ、また、時間差をおいて撮影又は走査された複数の地表の画像から、時間の経過によって建造物を含む地表の変化を判別することが行われている。
【０００４】
従来から、この地表の変化を判別する過程を人間の目視能力によらずに自動的に行うための発明がなされており、例えば特許文献１では、建造物や自然物等の物体が存在する地域の撮影画像からエッジ画像を生成するエッジ画像生成手段と、エッジ画像生成手段が生成したエッジ画像毎に当該撮影画像全体に対する存在確度を算出するとともに存在確度が一定値以下となるエッジ画像を当該撮影画像の該当領域から除去する手段とを有し、物体の影成分が削除された前処理画像を生成する画像処理装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、同一地域を時間を置いて上空から撮影した新旧画像を用意し、上記新旧画像の夫々から第１の画像変換手法により第１及び第２の変換画像を求め、該第１及び第２の変換画像を比較し、変化領域と推定されるデータを有する第１の２値化画像を求め、上記新旧画像の夫々から第２の画像変換手法により第３及び第４の変換画像を求め、該第３及び第４の変換画像を比較し、変化領域と推定されるデータを有する第２の２値化画像を求め、上記第１の２値化画像を所定画素数からなる複数の画素領域に分割し、夫々の画素領域中の領域変化を示す画素数を求め、該画素数をしきい値と比較して第３の２値化画像を求め、上記第２の２値化画像を所定画素数からなる複数の画素領域に分割し、夫々の画素領域中の領域変化を示す画素数を求め、該画素数をしきい値と比較して第４の２値化画像を求め、上記第３及び第４の２値化画像に基づいて上記新旧画像間の変化領域を特定する画像データ処理方法が開示されている。
【０００６】
上記特許文献の従来の地表変化の検出手法においては、新旧の該当地域を撮影した画像を正確に位置合わせしてから、その後に地表変化を検出する必要があるが、この際の位置合わせの手法については、同一縮尺の平行移動のみで位置合わせをするか、開示しておらず手作業で位置合わせを行うことを前提として記述されている。
【０００７】
一方、測量の際には、非特許文献１に、地上に対空標識を設置して位置合わせの基準とすることが記載されているが、通常の測量以外の測定の場合、特に災害が発生した後の地上の撮影においては、このような位置合わせ用の対空標識は被写体である地上には設定されない。
【０００８】
また、撮影するカメラやレーザ照射装置の位置や姿勢は航空機に設置してあるＧＰＳ（Global Positioning System）装置及び姿勢制御装置で得ることができ、これを新旧の該当地域の撮影画像の位置合わせに用いることができるが、誤差も多く、その位置合わせのみに頼っていては、地表の変化を捉えるための位置合わせとしては不十分である。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３１２４６６号公報（段落０００６）
【特許文献２】特開２００１−１０９８７２号公報（段落０００６）
【非特許文献１】国土交通省公共測量作業規定、国土交通省大臣官房技術調査課監修、社団法人 日本測量協会、平成１４年６月６日、第３章 空中写真測量、第１節 要旨、第９８条、Ｐ．４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の地表変化判別装置は以上のように構成されているので、新旧の該当地域の撮影画像の位置合わせの精度が低く、該当地域の地表の変化を高速に精度良く解析することができないという課題があった。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、該当地域の地表の変化を高速に精度良く解析することができる地表変化判別装置及び地表変化判別プログラムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る地表変化判別装置は、新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して新規に得た該当地域の特異領域を算出すると共に、事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して事前に得た該当地域の特異領域を算出する特異地表情報検出手段と、上記特異地表情報検出手段により算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行う位置補正手段と、上記位置補正手段により位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出する地表情報差分検出手段と、上記地表情報差分検出手段により検出された差分について、予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価する地表情報変化評価手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明により、該当地域の地表の変化を高速に精度良く解析することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による地表変化判別装置の構成を示すブロック図である。この地表変化判別装置は、該当地域の地形や構造物の地表の変化を判別するもので、新着情報入力手段１０１、新着情報メモリ１０２、特異地表情報検出手段１０３、新着特異情報メモリ１０４、位置補正手段１０５、新着位置補正情報メモリ１０６、地表情報差分検出手段１０７、新着情報差分メモリ１０８、地表情報変化評価手段１０９、変化情報メモリ１１０、変化情報出力手段１１１、旧来情報メモリ２０２、特異地表情報検出手段２０３、旧来特異情報メモリ２０４及び地表情報変化モデルメモリ２０８を備えている。
【００１５】
図１において、新着情報入力手段１０１は、例えばディスク装置であり、該当地域の地表の高度情報又は地表の色彩スペクトル情報である地表情報を新規に得て新着情報メモリ１０２に格納する。特異地表情報検出手段１０３は、新着情報メモリ１０２に格納されている新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出し、新規に得た該当地域の特異領域を算出して新着特異情報メモリ１０４に格納する。
【００１６】
旧来情報メモリ２０２には、事前に得た該当地域の地表の高度情報又は地表の色彩スペクトル情報である地表情報が格納されている。特異地表情報検出手段２０３は、旧来情報メモリ２０２に格納されている事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出し、事前に得た該当地域の特異領域を算出して旧来特異情報メモリ２０４に格納する。
【００１７】
位置補正手段１０５は、新着特異情報メモリ１０４に格納されている新規に得た該当地域の特異領域及び旧来特異情報メモリ２０４に格納されている事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報における中領域毎の位置ずれのベクトル量を求め、求めた中領域毎の位置ずれのベクトル量に基づき、新規に得た該当地域の地表情報を小領域毎にずらすことにより、新規に得た該当地域の地表情報の位置を補正して新着位置補正情報メモリ１０６に格納する。
このようにして、位置補正手段１０５は、特異地表情報検出手段１０３により算出された新規に得た該当地域の特異領域及び特異地表情報検出手段２０３により算出された事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行う。
【００１８】
地表情報差分検出手段１０７は、新着位置補正情報メモリ１０６に格納されている位置が補正された新規に得た該当地域の地表情報と、旧来情報メモリ２０２に格納されている事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出して、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を新着情報差分メモリ１０８に格納する。
【００１９】
地表情報変化モデルメモリ２０８には、該当地域の地表情報の変化を評価するためのパラメータが予め格納されている。地表情報変化評価手段１０９は、新着情報差分メモリ１０８に格納されている新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分について、地表情報変化モデルメモリ２０８に格納されている予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価して変化情報メモリ１１０に格納する。
【００２０】
変化情報出力手段１１１は変化情報メモリ１１０に格納されている実際に発生した地表情報の変化を出力する。
【００２１】
図２は特異地表情報検出手段１０３の構成を示すブロック図である。この特異地表情報検出手段１０３は、領域分割制御手段３０１、領域分割手段３０２、領域統計算出手段３０３、領域統計メモリ３０４及び特異領域算出手段３０５を備えている。また、図示されていないが、特異地表情報検出手段２０３も図２に示す特異地表情報検出手段１０３の構成と同じ構成を備えている。
【００２２】
図２において、領域分割制御手段３０１には、該当地域の全体領域を所定の中領域に分割し、分割した中領域を所定の小領域に分割する該当地域の領域分割方法が予め複数設定されている。領域分割手段３０２は、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の領域分割方法に基づき、該当地域を所定の中領域及び小領域に分割する。
【００２３】
領域統計算出手段３０３は、領域分割手段３０２により分割された所定の中領域及び小領域毎に、地表情報の領域統計を算出して領域統計メモリ３０４に格納する。特異領域算出手段３０５は、領域統計メモリ３０４に格納されている地表情報の領域統計に基づき、該当領域の地表情報の特異な分布を検出し、該当地域の特異領域を算出する。
【００２４】
次に動作について説明する。
新着情報入力手段１０１は、該当地域の地表の高度情報又は地表の色彩スペクトル情報である地表情報を新規に得て新着情報メモリ１０２に格納するが、ここでは、地表情報としてレーザ等で走査して地表の高度データを得るものとする。このレーザ等による走査で新規に得た地表情報は、赤外線を含む光学的なセンサの画像と比較した場合、雲や日照の陰等の影響を受けないという特徴はあるものの、得られるのは高度データであり、地表面の反射スペクトルによる色彩や熱の差は検知されないという特徴がある。
【００２５】
レーダ等で取得された高度データは、基本的には離散的な地点毎の高度データである。この地点毎の高度データについては、離散的な地点毎の高度データ（例えばデータ形式：ｘ，ｙ，ｚで、ｘが緯度、ｙが経度、ｚが高度）という形式で扱うこととする。新着情報メモリ１０２に格納された地表情報は特異地表情報検出手段１０３と位置補正手段１０５に転送される。
【００２６】
特異地表情報検出手段１０３における領域分割制御手段３０１には、該当地域の領域分割方法が予め複数設定されている。
図３は特異地表情報検出手段１０３における領域分割制御手段３０１に予め設定されている該当地域の領域分割方法の例を示す図である。図３に示す領域分割方法Ａでは、該当地域を３００ｍ×２００ｍの中領域４０１に分割し、分割した中領域４０１を６０ｍ×４０ｍの小領域４０２に分割している。また、領域分割方法Ｂでは、該当地域を３００ｍ×２００ｍの中領域４０１に分割し、分割した中領域４０１を５０ｍ×５０ｍの小領域４０２に分割している。
【００２７】
新着情報入力手段１０１では、通常、１辺が３ｋｍないし１０ｋｍ程度の該当地域の領域を保持していて、平均の分解能（ｘの値の最小間隔ないしｙの値の最小間隔）が０．３ｍないし１０ｍ程度とする。領域分割制御手段３０１に予め設定されている該当地域の領域分割方法では、この全体領域を、中領域４０１として１辺が１００ｍないし３００ｍ程度に分割し、さらに、この中領域４０１を１辺が３０ｍないし１００ｍ程度の小領域４０２に分割している。
【００２８】
領域分割方法として、図３では領域分割方法Ａ，Ｂを例示したが、これ以外に縦長や斜め方向に分割する領域分割方法を複数種類を用意して設定する。なお、小領域の１辺の長さは、地表変化として検出すべき事象（建物の新築や撤去、川床の変化等）の大きさを勘案したものであり、事象の大きさが異なる場合（大規模地震による地殻変動等）の場合には領域分割制御手段３０１において変更して設定することが可能である。
【００２９】
領域分割手段３０２は、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の領域分割方法Ａに基づき、例えば、該当地域の最左端で最下端を基点として、該当地域を所定の中領域及び小領域に分割する。
【００３０】
領域統計算出手段３０３は、領域分割手段３０２により分割された所定の中領域及び小領域毎に、地表情報の領域統計を算出して領域統計メモリ３０４に格納する。ここで、地表情報がｘ、ｙ、ｚで、ｘが緯度、ｙが経度、ｚが高度の場合に、領域統計算出手段３０３は、各中領域及び各小領域の各緯度ｘ、経度ｙにおける各地点の高度ｚに基づき、各中領域及び各小領域における高度ｚの算術平均値（以下、平均値と称する）を領域統計として算出し、その結果を領域統計メモリ３０４に格納する。
【００３１】
次に、領域分割手段３０２は、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の領域分割方法Ａに基づき、該当地域の基点より、小領域のサイズの半分である、緯度ｘを３０ｍずらしたところ、経度ｙを２０ｍずらしたところ、並びに緯度ｘを３０ｍ及び経度ｙを２０ｍずらしたところの各々を原点にして、該当地域を所定の中領域及び小領域に分割し、領域統計算出手段３０３は、領域分割手段３０２により分割された所定の中領域及び小領域毎に、同様にして、各中領域及び各小領域の各緯度ｘ、経度ｙにおける各地点の高度ｚに基づき、各中領域及び各小領域における高度ｚの平均値を領域統計として算出し、その結果を領域統計メモリ３０４に格納する。
【００３２】
また、領域分割手段３０２が、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の領域分割方法Ｂに基づき、該当地域の基点から該当地域を所定の中領域及び小領域に分割した場合と、該当地域の基点より小領域のサイズの半分ずらした点を原点として該当地域を所定の中領域及び小領域に分割した場合について、領域統計算出手段３０３は、領域分割手段３０２により分割された所定の中領域及び小領域毎に、同様にして、各中領域及び各小領域の各緯度ｘ、経度ｙにおける各地点の高度ｚに基づき、各中領域及び各小領域における高度ｚの平均値を領域統計として算出し、その結果を領域統計メモリ３０４に格納する。
【００３３】
さらに、領域分割制御手段３０１に設定されている該当地域の他の領域分割方法についても、同様に、領域分割手段３０２は、該当地域を所定の中領域及び小領域に分割し、領域統計算出手段３０３は、地表情報の領域統計を算出して領域統計メモリ３０４に格納する。
【００３４】
領域統計算出手段３０３により算出され領域メモリ３０４に格納される領域統計について、地表情報と関連して説明する。
図４は地表情報を略地図として表し、ある小領域４０２ａとその小領域４０２ａの経度ｙを小領域のサイズの半分だけずらした小領域４０２ｂを示す図である。図４の地表情報内には建物５０１と川床５０２がある。建物５０１内部の高度ｚは周辺の土地よりも高く、川床５０２内部の高度ｚは周辺の土地よりも低いとする。高度ｚの平均値は、この付近が平地であれば、小領域４０２ｂにおいては、建物５０１や川床５０２がない近隣の小領域より高い。小領域４０２ａにおいては、高度ｚの平均値は、建物５０１と川床５０２に影響されるので、建物５０１や川床５０２がない近隣の小領域と比べた場合に特段の特徴はないが、分散値は大きい。
【００３５】
そこで、特異領域算出手段３０５は、領域統計メモリ３０４に格納されている中領域の領域統計とその内部の小領域毎の領域統計を比較し、事前に設定されているしきい値に比べて、次の特徴を持つ小領域を特異領域とみなして、特異事由コードを設定する。
【００３６】
図５は特異領域算出手段３０５に予め設定されている特異事由コード表の例を示す図である。この特異事由コード表は小領域の領域統計の状態と特異事由コードとの対で設定されており、領域統計メモリ３０４に格納されている小領域の領域統計の状態に対して特異領域算出手段３０５が該当の小領域の中心座標（ｘ，ｙ）に与える特異事由コードを示している。なお、図５では、各特異事由コードに対して説明のための検出目的を図示している。
【００３７】
図５に示すように、特異事由コードとして、平均値による特異事由コード０１，０２，０３，０４，・・・があり、例えば、特異事由コード０１は周辺よりも低地であることが示される。特異領域算出手段３０５は、この特異事由コードを該当小領域の中心座標（ｘ，ｙ）と共に、新着特異情報メモリ１０４に特異領域として（ｘ，ｙ，特異事由コード）を格納する。
【００３８】
すなわち、特異領域算出手段３０５は、領域統計算出手段３０３により算出された小領域の地表情報の平均値と当該小領域を含む中領域の地表情報の平均値とを比較し、又は領域統計算出手段３０３により算出された小領域の地表情報の平均値と当該小領域に隣接する小領域の地表情報の平均値を比較し、予め設定された所定の条件を満たす場合に、当該小領域を特異領域として算出する。
【００３９】
例えば、特異領域算出手段３０５は、図５に示すように、小領域の地表情報の平均値が当該小領域を含む中領域の地表情報の平均値より所定のしきい値以上低い場合には、くぼ地や川床と判断して当該小領域に特異事由コード０１を与え、小領域の地表情報の平均値が当該小領域を含む中領域の地表情報の平均値より所定のしきい値以上高い場合には、建物や山頂と判断して当該小領域に特異事由コード０２を与え、小領域の地表情報の平均値が当該小領域の上（北）の小領域の地表情報の平均値より低く、下（南）の小領域の地表情報の平均値より高い場合には、南向き斜面と判断して当該小領域に特異事由コード０３を与え、小領域の地表情報の平均値が当該小領域の左（西）の小領域の地表情報の平均値より低く、右（東）の小領域の地表情報の平均値より高い場合には、東向き斜面と判断して当該小領域に特異事由コード０４を与える。
【００４０】
一方、旧来情報メモリ２０２に格納されている地表情報についても、特異地方情報検出手段２０３は、特異地方情報検出手段１０３と同様にして、小領域に特異事由コードを与えて、旧来特異情報メモリ２０４に特異領域として格納する。なお本処理は、いうまでもなく、新着情報入力手段１０１に新規に得た地表情報が入力される以前に実施しておくことができる。
【００４１】
新着特異情報メモリ１０４及び旧来特異情報メモリ２０４に特異領域としての各小領域毎の特異事由コードが格納された後、位置補正手段１０５は、特異領域としての各小領域毎の特異事由コードに基づき、新着情報メモリ１０２に格納されている新規に得た地表情報と旧来情報メモリ２０２に格納されている事前に得た地表情報との位置合わせ行う。なお、仮に新規に得た地表情報と事前に得た地表情報の位置がずれていないならば、新着特異情報メモリ１０４内の特異事由コードと旧来特異情報メモリ２０４内の特異自由コードは全く一致するが、これは実際の観測データをもとにしていると起こりがたいため、以下のようにして位置合わせを行う。
【００４２】
位置補正手段１０５は、新着特異情報メモリ１０４に格納されている特異領域としての（ｘ１，ｙ１，特異事由コード）を参照すると共に、旧来特異情報メモリ２０４に格納されている特異領域としての（ｘ２，ｙ２，特異事由コード）を参照し、新規に得た中領域における各小領域の特異事由コードと、事前に得た中領域における各小領域の特異事由コードとを比較し、同じ特異事由コードを持ち所定のしきい値以内の距離にある小領域の個数が所定のしきい値以上ある場合に、中領域における位置ずれのベクトル量（ｘ１−ｘ２，ｙ１−ｙ２）を中領域における位置ずれの候補として求める。
【００４３】
また、位置補正手段１０５は、他の領域分割方法、例えば図３に示す領域分割方法Ｂで同様の処理を行い、位置ずれの候補を求める。このとき、位置ずれの候補を確実に得るために、該当領域を原点をずらして分割した中領域についても、同様の位置ずれの候補を求める処理を行う。
【００４４】
このようにして、位置補正手段１０５は中領域毎の位置ずれのベクトル量を中領域における位置ずれの候補として求める。このとき、走査方向に５度以内の位置ずれがあれば領域全体は位置ずれのベクトル量が異なるが、例えばｓｉｎ５度＝０．０８７であり、１辺が３００ｍの中領域であれば、位置ずれの最大は２．６ｍ程度であるので、中領域毎にずれを求めれば角度の影響は無視できる。
【００４５】
そして、位置補正手段１０５は、最大個数の中領域の位置ずれのベクトル量を算出した該当地域の領域分割方法を選択し、位置ずれのベクトル量が算出された中領域では算出された位置ずれのベクトル量を採用し、位置ずれのベクトル量が算出されていない中領域では、中心座標が最も近い中領域の位置ずれのベクトル量を採用する。さらに、位置補正手段１０５は、採用された中領域毎の位置ずれのベクトル量に基づき、新着情報メモリ１０２に格納されている新規に得た地表情報を小領域毎にずらすことにより、位置が補正された新規に得た地表情報を新着位置補正情報メモリ１０６に格納する。
【００４６】
次に地表情報差分検出手段１０７は、新着位置補正情報メモリ１０６に格納されている位置が補正された新規に得た地表情報と、旧来情報メモリ２０２に格納されている相当位置にある事前に得た地表情報とを比較し、以下の方法により顕著な地表情報の差分を検出する。なお、センサの差及び高さ検出地点（ｘ，ｙ）の差があるため、本来は差のない地表であっても高度差は生じるので、単純にデータ上に高度差があるだけでは顕著な差とはいえない。また、位置補正手段１０５による位置ずれの算出の際に、同じ特異事由コードを有する相当領域であっても、これは統計量による比較であるため、顕著な地表情報の差は存在しうる。
【００４７】
地表情報差分検出手段１０７は、事前に得た地表情報の小領域単位に、地表情報の値（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に対し、新着位置補正情報メモリ１０６に格納されている最も距離の近い地表情報の値（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を求め、その高度の差をｚ３＝ｚ２−ｚ１として算出する。高度の差の絶対値｜ｚ２−ｚ１｜が所定のしきい値を超えた高度の差ｚ３について、値（ｘ２，ｙ２，ｚ３）を新着情報差分メモリ１０８に格納する。
【００４８】
新着情報差分メモリ１０８に格納されているのは、点毎に高度に顕著な差がある地点のリストであるが、これが検出目的である実際の地表変化にあたるかどうかを次に示す方法で地表情報変化評価手段１０９により評価する。
【００４９】
地表情報変化評価手段１０９は、新着情報差分メモリ１０８に格納されている値（ｘ２，ｙ２，ｚ３）について、所定のしきい値より大きい正の高度の差ｚ３を有する所定の距離以内の（ｘ２，ｙ２）の点を、該当地域の基点近傍の小領域から追跡して左回りの連鎖を作ることにより上昇区域輪郭線を形成し、上昇区域輪郭線で囲まれた輪郭領域の面積Ｓ１を求めると共に、所定のしきい値より小さい負の高度の差ｚ３を有する所定の距離以内の（ｘ２，ｙ２）の点を、該当地域の基点近傍の小領域から追跡して左回りの連鎖を作ることにより下降区域輪郭線を形成し、下降区域輪郭線で囲まれた輪郭領域の面積Ｓ２を求める。
【００５０】
そして、地表情報変化評価手段１０９は、上昇区域輪郭線で囲まれた輪郭領域の面積Ｓ１が所定のパラメータ１より大きい場合には実際に上昇区域が発生したと評価し、下降区域輪郭線で囲まれた輪郭領域の面積Ｓ２が所定のパラメータ１より大きい場合には、実際に下降区域が発生したと評価する。ここで、パラメータ１は上昇区域又は下降区域が発生したと評価する際の誤差を排除するためのパラメータである。
【００５１】
また、地表情報変化評価手段１０９は、上昇区域輪郭線の外接長方形の面積Ｓ３、下降区域輪郭線の外接長方形の面積Ｓ４及び両外接長方形の重複面積Ｓ５を求め、Ｓ５／Ｓ３＞パラメータ２又はＳ５／Ｓ４＞パラメータ２の場合に、上昇区域と下降区域が混在して発生したと評価する。ここで、パラメータ２は上昇区域と下降区域が混在して発生したと評価する際の誤差を排除するためのパラメータである。
【００５２】
そして、地表情報変化評価手段１０９は、実際に発生した地表情報の変化と評価した値（ｘ２，ｙ２，ｚ３）、又は上昇区域輪郭線、下降区域輪郭線を変化情報メモリ１１０に格納する。
【００５３】
変化情報出力手段１１１は、変化情報メモリ１１０に格納されている値（ｘ２，ｙ２，ｚ３）、又は上昇区域輪郭線、下降区域輪郭線を、変化情報として出力する。
【００５４】
以上のように、この実施の形態１によれば、特異地表情報検出手段１０３が新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して新規に得た該当地域の特異領域を算出し、特異地表情報検出手段２０３が事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して事前に得た該当地域の特異領域を算出し、位置補正手段１０５が算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行い、地表情報差分検出手段１０７が位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出し、地表情報変化評価手段１０９が、検出された差分について、予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価することにより、該当地域の地表の変化を高速に精度良く解析することができるという効果が得られる。
【００５５】
上記実施の形態１では、地表情報として（ｘ，ｙ，ｚ）のｚ情報として高度情報を用いて説明してきたが、このかわりに、赤外線センサにおける反射値を離散値（例：０〜２５５）とした場合にも本処理は適用できる。その際は、高度のかわりに温度放射の高い区域と低い区域で変化を評価することとなる。また、高度情報のかわりに、赤・青・緑の３原色による色彩スペクトル情報を離散値として得た場合にも本処理は適用できる。その場合には、各原色による反射でまず変化を評価し、地表情報変化評価手段１０９により各原色での評価結果の論理和をとることで変化を判別する。
【００５６】
なお、上記実施の形態１による地表変化判別装置は、コンピュータと、このコンピュータを上記実施の形態１における各手段として機能させるための地表変化判別プログラムにより実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態１による地表情報変化評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による地表情報変化評価装置の特異地表情報検出手段の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による地表情報変化評価装置の特異地表情報検出手段における領域分割制御手段に予め設定されている該当地域の領域分割方法の例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による地表情報変化評価装置において、地表情報を略地図として表し、ある小領域とその小領域の経度を小領域のサイズの半分だけずらした小領域を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る地表情報変化評価装置の特異地表情報検出手段における特異領域算出手段に予め設定されている特異事由コード表の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０１ 新着情報入力手段、１０２ 新着情報メモリ、１０３ 特異地表情報検出手段、１０４ 新着特異情報メモリ、１０５ 位置補正手段、１０６ 新着位置補正情報メモリ、１０７ 地表情報差分検出手段、１０８ 新着情報差分メモリ、１０９ 地表情報変化評価手段、１１０ 変化情報メモリ、１１１ 変化情報出力手段、２０２ 旧来情報メモリ、２０３ 特異地表情報検出手段、２０４ 旧来特異情報メモリ、２０８ 地表情報変化モデルメモリ、３０１ 領域分割制御手段、３０２ 領域分割手段、３０３ 領域統計算出手段、３０４ 領域統計メモリ、３０５ 特異領域算出手段、４０１ 中領域、４０２ 小領域、４０２ａ 小領域、４０２ｂ 小領域、５０１ 建物、５０２ 川床。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して新規に得た該当地域の特異領域を算出すると共に、事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して事前に得た該当地域の特異領域を算出する特異地表情報検出手段と、
上記特異地表情報検出手段により算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行う位置補正手段と、
上記位置補正手段により位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出する地表情報差分検出手段と、
上記地表情報差分検出手段により検出された差分について、予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価する地表情報変化評価手段とを備えた地表変化判別装置。
【請求項２】
上記特異地表情報検出手段が、
該当地域を所定の中領域及び小領域に分割する領域分割手段と、
上記領域分割手段に分割された所定の中領域及び小領域毎に地表情報の領域統計を算出する領域統計算出手段と、
上記領域統計算出手段により算出された中領域及び小領域毎の地表情報の領域統計に基づき、該当領域の地表情報の特異な分布を検出して該当地域の特異領域を算出する特異領域算出手段とを備えたことを特徴する請求項１記載の地表変化判別装置。
【請求項３】
上記領域統計算出手段は、各中領域及び各小領域の各地点の地表情報に基づき、各中領域及び各小領域の地表情報の平均値を領域統計として算出し、
上記特異領域算出手段は、上記領域統計算出手段により算出された小領域の地表情報の平均値と当該小領域を含む中領域の地表情報の平均値とを比較し、又は上記領域統計算出手段により算出された小領域の地表情報の平均値と当該小領域に隣接する小領域の地表情報の平均値を比較し、予め設定された所定の条件を満たす場合に、当該小領域を特異領域として算出する請求項２記載の地表変化判別装置。
【請求項４】
該当地域の地表の変化を判別するためにコンピュータを、
新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して新規に得た該当地域の特異領域を算出すると共に、事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して事前に得た該当地域の特異領域を算出する特異地表情報検出手段、
上記特異地表情報検出手段により算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行う位置補正手段、
上記位置補正手段により位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出する地表情報差分検出手段、
上記地表情報差分検出手段により検出された差分について、予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価する地表情報変化評価手段、
として機能させるための地表変化判別プログラム。
【請求項１】
新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して新規に得た該当地域の特異領域を算出すると共に、事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して事前に得た該当地域の特異領域を算出する特異地表情報検出手段と、
上記特異地表情報検出手段により算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行う位置補正手段と、
上記位置補正手段により位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出する地表情報差分検出手段と、
上記地表情報差分検出手段により検出された差分について、予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価する地表情報変化評価手段とを備えた地表変化判別装置。
【請求項２】
上記特異地表情報検出手段が、
該当地域を所定の中領域及び小領域に分割する領域分割手段と、
上記領域分割手段に分割された所定の中領域及び小領域毎に地表情報の領域統計を算出する領域統計算出手段と、
上記領域統計算出手段により算出された中領域及び小領域毎の地表情報の領域統計に基づき、該当領域の地表情報の特異な分布を検出して該当地域の特異領域を算出する特異領域算出手段とを備えたことを特徴する請求項１記載の地表変化判別装置。
【請求項３】
上記領域統計算出手段は、各中領域及び各小領域の各地点の地表情報に基づき、各中領域及び各小領域の地表情報の平均値を領域統計として算出し、
上記特異領域算出手段は、上記領域統計算出手段により算出された小領域の地表情報の平均値と当該小領域を含む中領域の地表情報の平均値とを比較し、又は上記領域統計算出手段により算出された小領域の地表情報の平均値と当該小領域に隣接する小領域の地表情報の平均値を比較し、予め設定された所定の条件を満たす場合に、当該小領域を特異領域として算出する請求項２記載の地表変化判別装置。
【請求項４】
該当地域の地表の変化を判別するためにコンピュータを、
新規に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して新規に得た該当地域の特異領域を算出すると共に、事前に得た該当地域の地表情報の特異な分布を検出して事前に得た該当地域の特異領域を算出する特異地表情報検出手段、
上記特異地表情報検出手段により算出された新規に得た該当地域の特異領域及び事前に得た該当地域の特異領域に基づき、新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との位置合わせを行う位置補正手段、
上記位置補正手段により位置合わせが行われた新規に得た該当地域の地表情報と事前に得た該当地域の地表情報との差分を検出する地表情報差分検出手段、
上記地表情報差分検出手段により検出された差分について、予め設定された地表情報の変化を評価するためのパラメータと比較して、実際に発生した地表情報の変化であるか否かを評価する地表情報変化評価手段、
として機能させるための地表変化判別プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１０２８５４（Ｐ２００８−１０２８５４Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８６６２５（Ｐ２００６−２８６６２５）
【出願日】平成１８年１０月２０日（２００６．１０．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２０日（２００６．１０．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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