森林地立体画像生成方法
【課題】 平面的なカラー写真を用いないで、森林の各樹木に立体感があって、かつ表層下の状況も一目で把握させることができる森林地立体画像生成方法を得る。
【解決手段】
ＤＥＭを記憶したデータベース１０とＤＳＭを記憶したデータベース１１とＤＨＭデータ作成部１２とＤＳＭ赤色立体画像作成部１４とレースケール画像化部１６と緑系色画像化部１８と乗算部２３等を備えて、樹木の樹木高に応じた色をその樹木に割りあてた画像（樹高区分図）を作成して、これを立体的にした森林地立体画像と称する。
【解決手段】
ＤＥＭを記憶したデータベース１０とＤＳＭを記憶したデータベース１１とＤＨＭデータ作成部１２とＤＳＭ赤色立体画像作成部１４とレースケール画像化部１６と緑系色画像化部１８と乗算部２３等を備えて、樹木の樹木高に応じた色をその樹木に割りあてた画像（樹高区分図）を作成して、これを立体的にした森林地立体画像と称する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、森林地立体画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オルソフォト画像というのは、視覚的なアピールが高いことから近年は様々なシステムに利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、樹木の頂点をＤＥＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）、ＤＳＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌ）を用いて求め、この頂点をオルソフォト画像の樹木に表示することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１１７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オルソフォト画像は、航空機で撮影した表層の写真を正射投影図に幾何変換した平面的なカラー写真画像である。このため、樹木、建物、道路、地面、草地などの違いについて、視覚的に容易に判断することができる。
【０００６】
しかしながら、オルソフォト画像は撮影時の太陽高度の関係から、地形や地物などによる影が生じたり、複数写真の接合部のずれが発生したりするため、見えない箇所が生じることがある。また、接合による色調の違いがあり、見栄えの悪い場合がある。
【０００７】
さらに、地物の倒れ込み等により、位置ずれや見えない場所が発生し、とくに山岳部における小さな谷に樹木が繁茂している場合には、平面的なカラー写真であるため、判読が困難になる。
【０００８】
一方、樹木はほとんどが同系色（例えば緑）であることから、尾根部であっても樹種や樹高について容易には判断できず、オルソフォト画像を用いると山岳地域においては立体感に欠けると共に、表層下の地形状況を容易に把握することができない。
【０００９】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、平面的なカラー写真を用いずに、森林の各樹木に立体感を持たせた樹高区分立体図、また表層下の地形状況も一目で把握させることができる森林地立体画像の生成方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の森林地立体画像生成方法は、
コンピュータが、
所定範囲のＤＥＭデータを第１の記憶手段に記憶するステップと、
前記所定範囲のＤＳＭデータを第２の記憶手段に記憶するステップと、
所定の植物高を基準にしこの植物高が高い程に色が濃くなる色値が割りあてられ、かつ前記所定の植物高を基準にして植物高が低いほどに緑が淡くなる色値が割りあてられた色変換テーブルを記憶するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＥＭデータと前記第２の記憶手段のＤＳＭデータとの差分画像をＤＨＭデータとして生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子のｚ値を読込み、このｚ値と前記色変換テーブルとを比較してその色変換テーブルに基づく色値を前記ＤＨＭデータの格子に割り付けることで植物高に応じた植物高色区分画像データを生成するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＳＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＳＭ赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＳＭ赤色立体画像データを灰色化したＤＳＭ立体灰色画像データを生成するステップと、
前記ＤＳＭ立体灰色画像データと植物高色区分画像データとを乗算して植物高に応じた色で植物の樹冠の各々を立体的に見せる森林地立体画像データを生成するステップと
を行なうことを要旨とする。
【００１１】
また、本発明の森林地立体画像生成方法は、
コンピュータが、
所定範囲のＤＥＭデータを第１の記憶手段に記憶するステップと、
前記所定範囲のＤＳＭデータを第２の記憶手段に記憶するステップと、
所定の植物高を基準にしこの植物高が高い程に色が濃くなる色値が割りあてられ、かつ前記所定の植物高を基準にして植物高が低いほどに緑が淡くなる色値が割りあてられた色変換テーブルを記憶するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＥＭデータと前記第２の記憶手段のＤＳＭデータとの差分画像をＤＨＭデータとして生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子のｚ値を読込み、このｚ値と前記色変換テーブルとを比較してその色変換テーブルに基づく色値を前記ＤＨＭデータの格子に割り付けることで植物高に応じた植物高色区分画像データを生成するステップと、
前記第２の記憶手段のＤＥＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＥＭ赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＥＭ赤色立体画像データを黄色に変換したＤＥＭ黄色化赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度を求め、この地上開度を各々の格子に割り付けたＤＨＭ地上開度画像データを生成するステップと、
前記ＤＥＭ赤色立体画像データとＤＥＭ黄色化赤色立体画像データとＤＨＭ地上開度画像データとを合成した森林地立体画像を生成するステップと
を行なうことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、平面的なカラー写真を用いなくとも、森林の各樹木に立体感があって、かつ表層下の地形状況も一目で把握させることができる森林地立体画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態１の森林地立体画像作成装置の概略構成図である。
【図２】ＲＧＢ変換テーブルの説明図である。
【図３】ＲＧＢ変換テーブルの説明図である。
【図４】ＤＳＭ赤色立体画像の説明図である。
【図５】灰色化したＤＳＭ赤色立体画像の説明図である。
【図６】緑系色画像を説明する説明図である。
【図７】森林地立体画像を説明する説明図である。
【図８】ＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合のＤＳＭ赤色立体画像（ア）を説明する説明図である。
【図９】ＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合の灰色化したＤＳＭ赤色立体画像（イ）を説明する説明図である。
【図１０】ＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合のＤＨＭ画像に緑系を割り付けた画像（ウ）を説明する説明図である。
【図１１】（イ）と（ウ）の乗算結果の画像を説明する説明図である。
【図１２】本実施の形態２の森林地立体画像作成装置の概略構成図である。
【図１３】本実施の形態２の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】地上開度、地下開度の説明図である。
【図１５】オルソ画像とＤＨＭ地上開度画像との比較を説明する説明図である。
【図１６】オルソフォト画像と赤色立体化画像の比較を説明する説明図である。
【図１７】ＤＥＭ黄色味赤色立体画像の説明図である。
【図１８】オルソフォト画像と本実施の形態２の森林地立体画像の比較を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に示す本実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１５】
本実施の形態はカラー画像をオルソフォト画像とし、航空機によって山岳部を撮影した画像として説明する。
【００１６】
実施の形態１の森林地立体画像生成装置は、樹木（草含む）の樹木高に応じた色をその樹木に割りあてた画像（樹高区分図ともいう）を作成して、これを立体的に見せる（森林地立体画像と称する）。なお、樹木に割りあてられる色は地域の植生状況に応じた色を割りあてる。例えば、高木あるいは壮齢林については暗い緑色系、亜高木あるいは幼齢林は明るい緑系色が好ましい。
【００１７】
また、春、夏は緑系色、秋は茶色、朱色系（但し、針葉樹は緑系）を割り当ててもかまわない。
【００１８】
森林地立体画像の生成方法の概略は、航空機によって得たレーザデータに基づいて生成したDEMとDSMの差からDHMを作成する。そして、このDHMに、深緑―緑―淡い緑―白のカラーテーブルを対応させて樹高段彩図を作成する。
【００１９】
さらに、これに立体感を持たせるために、DSMの赤色立体地図をグレースケール化した画像を合成する。
【００２０】
すなわち、樹高区分立体図は森林の下層にある地盤を表現せず、DSMの赤色立体地図をグレースケール化して緑色系の高度段彩によって表現する。
【００２１】
なお、使用するカラーテーブルは、地域の植生や季節を考慮した色とする。一見したところ、オルソフォトと類似しているが、森林の樹高や森林の樹冠の状況などの構造を反映させているのでわかりやすい。たとえば樹木としての高さを持たない芝生は灰色になる。太陽の影となる斜面についてもわかりやすく表現できる。同様に、雲影がないという利点があるため、植生判読等に活用することが可能である。
【００２２】
また、地形を反映させるときは、DEMの赤色立体地図を彩度とコントラストを下げて合成する（実施の形態２で説明する）。
【００２３】
＜実施の形態１＞
図１は本実施の形態１の森林地立体画像作成装置の概略構成図である（樹高区分立体画像作成装置ともいう）。
【００２４】
なお、本実施の形態では夏の森林エリア（草地、道路を含む）の森林地立体画像の生成として説明する。
【００２５】
図１に示すように、ＤＥＭを記憶したデータベース１０と、ＤＳＭを記憶したデータベース１１と、ＤＨＭデータを作成するＤＨＭデータ作成部１２と、ＤＨＭデータが記憶されるメモリ１３と、ＤＳＭ（表層モデル）データを赤色立体画像にするＤＳＭ赤色立体画像作成部１４と、ＤＳＭ赤色立体画像が記憶されるメモリ１５と、ＤＳＭ赤色立体画像を灰色画像（グレースケール画像ともいう）に変換するグレースケール画像化部１６と、グレースケール画像が記憶されるメモリ１７（ＤＳＭ赤色グレースケール画像ともいう）と、ＤＨＭ画像を指定の地域のＲＧＢ変換テーブル２０ｉに基づいて緑系色画像に変換する緑系色画像化部１８と、緑系色画像が記憶されるメモリ１９と、ＤＳＭ赤色グレースケール画像と緑系色画像とを乗算する乗算部２３と、乗算結果の画像である樹高区分画像が記憶されるメモリ２４と、各部を制御するコントローラ部２５と、表示部２６等を備えている。
【００２６】
さらに、緯度経度が割り付けられた地図を記憶したデータベース２８と、地図表示処理部２９とを備えている。この地図表示処理部２９は、データベース２８の地図を表示部２６に表示し、図示しないマウス又はキーボードが選択した地域の地図を画面に表示する。
【００２７】
前述のＤＥＭ（Digital Elevation Model：地形モデル）は、航空機によるレーザ計測によって得られた建物や樹木などを取り除いた地盤データであり、それぞれのレーザデータの同じ標高値を結んだ等高線図を作成し、この等高線図に対してＴＩＮを作成して地面を復元し、ＴＩＮと各格子点の交わる点の高さを求めて得たものである。
【００２８】
つまり、ＤＥＭデータメッシュ構造(0.２ｍ、0.5mなど)を有しており，対象範囲を格子で覆い，格子点毎に地物の標高値が割り付けられたものを指す。
【００２９】
ＤＳＭ（Digital Surface Model：数値表層モデル）は、航空機によるレーザ計測や、ステレオ写真による自動マッチング技術により得たものである。
【００３０】
ＤＳＭはメッシュ構造(0.２ｍ、0.5mなど)を有しており，対象範囲を格子で覆い，格子点毎に地物の標高値が割り付けられたものを指す。
【００３１】
すなわち、ＤＥＭ、ＤＳＭは、最小単位をピクセル（小さな正方体：ｘ，ｙ）とし、そのピクセル毎に高さｚが割り付けられている。
【００３２】
ＤＨＭデータ作成部１２は、地図表示部２９が現在表示している地域に対応するＤＳＭをデータベース１０から読込むと共にＤＥＭとデータベース１１に記憶されている同じ地域のＤＳＭを読込み、両方の差分データを生成し、これをＤＨＭデータとしてメモリ１３に記憶する。
【００３３】
ＤＳＭ赤色立体画像作成部１４は、データベース１１のＤＳＭを読み込み、このＤＳＭを元に、傾斜、地上開度、地下開度の３つのパラメータを求め、平面分布をグレースケール画像とし、地上開度と、地下開度の差分画像をグレイに、傾斜を赤のチャンネルに入れて擬似カラー画像（赤色立体化画像）して、これをメモリ１５に記憶する。つまり、尾根や山頂部分が白っぽく、谷や窪みが黒っぽく、急斜な部分ほど赤く表現する。これによって、1枚の画像でも立体感が得られる。
【００３４】
グレースケール画像化部１６は、メモリ１５の赤色立体化画像をグレースケール化画像に変換して、これをＤＳＭ赤色グレースケール画像としてメモリ１７に記憶する。
【００３５】
緑系色化部１８は、キーボード又はマウスを操作して入力された地域（例えば富士山のＡ地域又はＢ地域）に対応するＲＧＢテーブル２０ｉ（２０ａ、２０ｂ・・又は２０ｊ）を引き当てる。そして、メモリ１３のＤＨＭ画像の各々のメッシュデータの標高値ｚを読み込み、このｚ値に対応する緑系のＲＧＢ値をそのメッシュに割り付けた緑系色画像をメモリ１９に記憶する。
【００３６】
乗算部２３は、メモリ１９の緑系色画像とメモリ１７のグレースケール画像とを乗算した画像を標高値区分画像（森林地立体画像ともいう）としてメモリ２４に記憶する。
【００３７】
コントローラ部２５は、データベース１０、データベース１１、各メモリのデータを該当の各部に出力させたり、メモリの画像データを表示部２６に表示する制御を行なう。
【００３８】
なお、前述のＤＨＭデータ作成部１２、赤色立体画像作成部１４、グレースケール画像化部１６、緑系色画像化部１８乗算部２３、コントローラ部２５はＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ＲＡＭに記憶されてＣＰＵによって実行される。
【００３９】
前述のＲＧＢ変換テーブルについて説明する。ＲＧＢ変換テーブル２０ｉは地域毎に設けられている。
【００４０】
図２は富士山南西山麓地域の樹高２０ｍ前後の人工林が多く分布するような地域での色づかいとして用いるＲＧＢ変換テーブルの説明図であり、樹高値に対してＲＧＢ値が対応させられている。
【００４１】
例えば図２（ａ）に示すように、
（１）樹高値０ｍ〜２．９９ｍでは、Ｒ，Ｇ、Ｂ値は「２５５」が割りあてられている。
【００４２】
（２）樹高値３ｍ〜４．９９ｍでは、Ｒ値は「１６５」、Ｇ値は「１４９」、Ｂ値は「５」が割りあてられている。
【００４３】
（３）樹高値５ｍ〜９．９９ｍでは、Ｒ値は「１８５」、Ｇ値は「２１７」、Ｂ値は「２」が割りあてられている。以下図２を参照のこと。
【００４４】
また、図２（ｂ）には図２（ａ）の実際の色が示されている。図２（ｂ）においては、標高０ｍ〜２．９９ｍでは白となり、３ｍ〜４．９９ｍではオレンジ色に近い色、１８ｍ以上では深い緑（最も濃い緑）が割りあてられている。
【００４５】
図３は渡良瀬川上流足尾地区で山腹工を施工した荒廃地の色づかいに対して用いるＲＧＢ変換テーブルの説明図であり、樹高値に対してＲＧＢ値が対応させられている。
【００４６】
例えば、図３（ａ）に示すように、
（１）樹高値０ｍ〜２．９９ｍでは、Ｒ，Ｇ、Ｂ値は「２５５」が割りあてられている。
【００４７】
（２）樹高値３ｍ〜４．９９ｍでは、Ｒ値は「２５０」、Ｇ値は「２３０」、Ｂ値は「４４」が割りあてられている。
【００４８】
（３）樹高値５ｍ〜９．９９ｍでは、Ｒ値は「２１１」、Ｇ値は「２４９」、Ｂ値は「０」が割りあてられている。以下図３を参照のこと。
【００４９】
また、図３（ｂ）には図３（ａ）の実際の色が示されている。図３（ｂ）においては、標高０ｍ〜２．９９ｍでは白となり、３ｍ〜４．９９ｍでは少し濃い黄緑色、１８ｍ〜１９．９ｍでは緑が割りあてられており、２０ｍ以上では最も濃い緑が割りあてられている。
【００５０】
すなわち、地域に存在する樹木高さに応じて、樹高値が高くなるに従って白→淡い緑→緑→深い緑となるカラーテーブルにされている。
【００５１】
このテーブルの作成に当たっては現地における植生調査を実施して、樹木高に応じた適正な色値を決めている。
【００５２】
（詳細説明）
本実施の形態１ではメモリ１３には、ＤＳＭとＤＥＭとの差分であるＤＨＭ（建物や、樹木のデータのみ）が記憶されているとして説明する。
【００５３】
ＤＳＭ赤色立体画像作成部１４は、指定された地域のＤＳＭをデータベース１１から読込んで、各メッシュ（ピクセル又は画素ともいう）毎に、そのメッシュを着目点とし、この着目点から一定範囲（例えば１ｍ）の８方向の地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＳＭ赤色立体画像を生成してメモリ１５に記憶する（図４参照）。
【００５４】
そして、グレースケール画像化部１６はメモリ１５のＤＳＭに基づくＤＳＭ赤色立体画像を白黒画像に変換してメモリ１７に記憶する（図５参照）。
【００５５】
このように、ＤＳＭ赤色立体画像を白黒化しても、赤色立体画像は高さが低いほど黒っぽく、急斜な部分ほど赤く表現されているので、傾斜部分は傾斜が強いほど黒っぽくなり、頂きは白になる（図５参照）。
【００５６】
一方、緑系色化部１８は、メモリ１３のＤＨＭデータを読込み、指定された地域（本実施の形態では渡良瀬川上流足尾地区）に対応するＲＧＢ変換テーブル２０ｂを引き当てる。本実施の形態ではＲＧＢ変換テーブル２０ｂが渡良瀬川上流足尾地区である。
【００５７】
そして、緑系色化部１８は、ＤＨＭのメッシュ毎に、そのメッシュに割り付けられている樹木高を読込み、この樹木高に対応するＲＧＢ値をＲＧＢ変換テーブル２０ｂから読込む。そして、この読込んだＲＧＢ値を各メッシュに割りあてることで、図６に示す緑系色画像を得る。
【００５８】
図６に示すように緑系色画像には、高い樹木ほど濃い緑となり、低い樹木（芝生）は白っぽくなる、
そして、乗算部２３がメモリ１７のグレースケール画像（図５）とメモリ１９の緑系色化画像（図６）とを乗算して図７に示す立体的な樹高区分画像（緯度経度が割りあてられているので森林地立体地図ともいう）を得ている。
【００５９】
すなわち、ＤＳＭ赤色グレースケール画像は赤色立体画像を灰色したものであるから、白黒でも立体感がある。この画像に地域の植生高（樹木、草地、道路、山肌含む）に応じた緑系の色を割り付けた画像を重ねているので、図７に示すように平面的なカラー画像であるのにも係わらず尾根、谷等が立体感がある。
【００６０】
すなわち、森林地立体地図は、航空レーザ計測データ取得時の植生（植物）の高さに応じた色を割りあてて、その高さを強調しているので、1枚でもより立体的である。
【００６１】
さらに、地盤の凹凸も強調されているので、1枚でも樹木分布状況が立体的である。
【００６２】
なお、ＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合の画像については、図８、図９、図１０、図１１２に示す。図８はＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合のＤＳＭ赤色立体画像（ア）を示し、図９はＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合の灰色化したＤＳＭ赤色立体画像（イ）を示し、図１０はＤＨＭ画像に緑系を割り付けた画像（ウ）を示し、図１１は（イ）と（ウ）の乗算結果の画像を示している。
【００６３】
広い地域においても本実施の形態による手法を用いると、樹木高に応じた色が割り付けられて、かつ地盤の状況がわかる立体画像となる。
【００６４】
＜実施の形態２＞
実施の形態２は、森林の下層にある地盤も表現し、また、DEMの赤色立体地図を黄色化して用いる。
【００６５】
図１２は本実施の形態２の森林地立体画像作成装置の概略構成図である。図において実施の形態１と同様な符号を付しているものは説明を省略する。図１３は本実施の形態２の動作を説明するフローチャートである。
【００６６】
実施の形態２のカラー画像立体視覚化装置は、データベース１０のＤＥＭを用いて赤色立体画像（ＤＥＭ赤色立体画像という）を生成するＤＥＭ赤色立体画像作成部３０と、ＤＥＭ赤色立体画像が記憶されるメモリ３１と、メモリ３１のＤＥＭ赤色立体画像に黄色味を施したＤＥＭ黄色味赤色立体画像を得る色調変更部３２と、ＤＥＭ黄色味赤色立体画像が記憶されるメモリ３３と、メモリ１３のＤＨＭの地上開度データ（ＤＨＭ地上開度データ）を得る地上開度計算部３６と、地上開度データが記憶されるメモリ３７と、メモリ１９の緑系色化画像とメモリ３７のＤＨＭ地上開度データとを合成した森林地立体化画像を得る合成部３４と、森林地立体化画像が記憶されるメモリ３５等を備えている。
【００６７】
ＤＥＭ赤色立体画像作成部３０は、データベース１０のＤＥＭの各メッシュ毎に、一定距離（50m）までの範囲に含まれる領域において、地上開度データと地下開度データとを求めて、両方の差分をグレイに、傾斜が強いほど濃い赤色にしたＤＥＭ赤色立体化画像を生成して、これをメモリ３１に記憶する。
【００６８】
色調変更部３２は、メモリ３１のＤＥＭ赤色立体化画像の各メッシュに黄色の色調を施す。この黄色に色を割り当てるのは、フォトショップを用いてオペレータが色合いを見ながら、黄土色になる色を見つけ、カラーバランスという設定に数値を入力する。この設定値数値を画像の地域に対応させてメモリ（図示せず）に記憶し、以後はこの地域が入力されると、メモリからこの黄色にする数値を読み出してＤＥＭ赤色立体画像を黄色化するようにするのが好ましい。
【００６９】
地上開度計算部３６は、データベース１３のＤＨＭのメッシュ毎（着目点ともいう）に、一定距離（5m）までの範囲に含まれる領域において、８方向毎に地形断面を生成し、平均化した地上開度データを得る。
【００７０】
合成部３４は、メモリ１９の緑系色化画像とメモリ３７のＤＥＭ地上開度データとメモリ３３に記憶されたＤＥＭ黄色味赤色立体画像とを合成し（Ｓ１２）、これを森林地立体画像としてメモリ３５に記憶する。
【００７１】
なお、実施の形態でも各メモリ、各部を制御するコントローラ部を備えているが実施の形態では省略して説明する。
【００７２】
なお、前述のＤＥＭ赤色立体画像作成部３０、色調変更部３２、地上開度計算部３６、合成部３４等はＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ＲＡＭに記憶されてＣＰＵによって実行される。
【００７３】
（動作説明）
ＤＨＭデータ作成部１２は、地図表示部２９が現在表示している地域に対応するＤＳＭをデータベース１０から読込み（Ｓ１）、データベース１１に記憶されている同じ地域のDEMを読込む（Ｓ２）。
【００７４】
そして、両方の差分データを生成し（Ｓ３）、これをＤＨＭデータとしてメモリ１３に記憶する（Ｓ４）。
【００７５】
次に、緑系色化部１８はメモリ１３のＤＨＭデータを読込み、指定された地域に対応するＲＧＢ変換テーブル２０ｉを引き当て、ＤＨＭのメッシュ毎に、そのメッシュに割り付けられている樹木高を読込み、この樹木高に対応するＲＧＢ値をＲＧＢ変換テーブル２０ｉから読込む。そして、この読込んだＲＧＢ値を各メッシュに割りあてることで樹木高に応じた緑色系の緑系色画像（樹高段彩図ともいう）を得て（Ｓ５：図６参照）、メモリ１９に記憶する（Ｓ６）。この緑系色画像は、高い樹木ほど濃い緑となり、低い樹木（芝生、草地）は透明色となる。
【００７６】
一方、地上開度計算部３６は、データベース１３のＤＨＭのメッシュ毎（着目点ともいう）に、一定距離（5m）までの範囲に含まれる領域において、８方向毎に地形断面を生成し、それぞれの地点と着目点を結ぶ線（図１４の（ａ）のＬ１）の傾斜の最大値（鉛直方向から見たとき）を求める。このような処理を８方向に対して行なって平均化したデータを地上開度データ（着目点からＬの範囲を８方向を見たときの平均角度：高いところにいるかを判定するための指標）としてメッシュ毎に求め、ＤＨＭ地上開度データとしてメモリ３７に記憶する（Ｓ８）。なお、傾斜の角度は天頂からの角度（平坦なら９０度、尾根や山頂では９０度以上、谷底や窪地では９０度以下）である。
【００７７】
また、地上開度は、周囲から突き出ている地点ほど大きくなり、山頂や尾根では大きな値をとり、谷や窪地では小さい。
【００７８】
例えば、地上開度データの開度に応じてグレースケールを割りあてた画像にすると図１５に示すようになる。なお、図１５は（ａ）にオルソ画像を示し、（ｂ）にグレースケールを割りあてたＤＨＭ地上開度を示している。
【００７９】
一方、ＤＥＭ赤色立体画像作成部３０は、データベース１０のＤＥＭの各メッシュ毎に、一定距離（50m）までの範囲に含まれる領域において、地上開度データと地下開度データとを求めて、両方の差分をグレイに、傾斜を赤のチャンネルにいれて、擬似カラー画像を作成することにより、根や山頂部分を白っぽく、また谷や窪地を黒っぽく表現し、傾斜が急な部分ほど赤く表現する。このような表現の組み合わせにより、１枚でも立体感のある画像（赤色立体化画像：図１６参照）を生成して、これをメモリ３１に記憶する（Ｓ９）。図１６（ａ）にはオルソフォト画像を示し、図１６（ｂ）には赤色立体化画像を示している。
【００８０】
前述の地下開度データは、一定範囲のＤＥＭデータ上（地表面：立体）に空気層を押し当てた立体（図１４の（ｂ））を裏返した反転ＤＥＭデータ（図１４の（ｃ））の当該地点Ａから８方向のいずれか一方を見たときに最大頂点となる点Ｃ（一番深い所に相当する）を結ぶ直線Ｌ２と、水平線とがなす角度を求める。この角度を８方向に渡って求めて平均化したのを地下開度と称している。
【００８１】
次に、色調変更部３２は、メモリ３１のＤＥＭ赤色立体画像に黄色を割りあてて、オレンジ系の画像に変更する（Ｓ１０：図１７）。そして、これをＤＥＭ黄色味赤色立体画像としてメモリ３３に記憶する（Ｓ１１）。
【００８２】
そして、合成部１９は、メモリ１９の緑系色化画像とメモリ３７のＤＥＭ地上開度データとメモリ３３に記憶されたＤＥＭ黄色味赤色立体画像とを合成し（Ｓ１２）、これを森林地立体画像としてメモリ３５に記憶する（Ｓ１３：図１８参照）。
【００８３】
図１８（ａ）には同じ地域のオルソフォト画像を示し、図１８（ｂ）には本実施の形態２の森林地立体画像を示している。図１８（ｂ）に示すように、地盤の凹凸がより強調されているので森林の下の谷、窪み、尾根が立体感をもって見える。また、森林は、その領域凹凸、樹木高によって緑系で強調されているので、立体感がより強調されている。
【００８４】
従って、図１８（ａ）に示すオルソフォト画像に比べて本実施の形態２の森林地立体画像の方が立体感がある。
【符号の説明】
【００８５】
１２ ＤＨＭデータ作成部
１４ ＤＳＭ赤色立体画像作成部
１６ グレースケール画像化部
１８ 緑系色画像化部
２３ 乗算部
３０ ＤＥＭ赤色立体画像作成部
３２ 色調変更部
３４ 合成部
３６ 地上開度計算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、森林地立体画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オルソフォト画像というのは、視覚的なアピールが高いことから近年は様々なシステムに利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、樹木の頂点をＤＥＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）、ＤＳＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌ）を用いて求め、この頂点をオルソフォト画像の樹木に表示することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１１７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オルソフォト画像は、航空機で撮影した表層の写真を正射投影図に幾何変換した平面的なカラー写真画像である。このため、樹木、建物、道路、地面、草地などの違いについて、視覚的に容易に判断することができる。
【０００６】
しかしながら、オルソフォト画像は撮影時の太陽高度の関係から、地形や地物などによる影が生じたり、複数写真の接合部のずれが発生したりするため、見えない箇所が生じることがある。また、接合による色調の違いがあり、見栄えの悪い場合がある。
【０００７】
さらに、地物の倒れ込み等により、位置ずれや見えない場所が発生し、とくに山岳部における小さな谷に樹木が繁茂している場合には、平面的なカラー写真であるため、判読が困難になる。
【０００８】
一方、樹木はほとんどが同系色（例えば緑）であることから、尾根部であっても樹種や樹高について容易には判断できず、オルソフォト画像を用いると山岳地域においては立体感に欠けると共に、表層下の地形状況を容易に把握することができない。
【０００９】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、平面的なカラー写真を用いずに、森林の各樹木に立体感を持たせた樹高区分立体図、また表層下の地形状況も一目で把握させることができる森林地立体画像の生成方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の森林地立体画像生成方法は、
コンピュータが、
所定範囲のＤＥＭデータを第１の記憶手段に記憶するステップと、
前記所定範囲のＤＳＭデータを第２の記憶手段に記憶するステップと、
所定の植物高を基準にしこの植物高が高い程に色が濃くなる色値が割りあてられ、かつ前記所定の植物高を基準にして植物高が低いほどに緑が淡くなる色値が割りあてられた色変換テーブルを記憶するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＥＭデータと前記第２の記憶手段のＤＳＭデータとの差分画像をＤＨＭデータとして生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子のｚ値を読込み、このｚ値と前記色変換テーブルとを比較してその色変換テーブルに基づく色値を前記ＤＨＭデータの格子に割り付けることで植物高に応じた植物高色区分画像データを生成するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＳＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＳＭ赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＳＭ赤色立体画像データを灰色化したＤＳＭ立体灰色画像データを生成するステップと、
前記ＤＳＭ立体灰色画像データと植物高色区分画像データとを乗算して植物高に応じた色で植物の樹冠の各々を立体的に見せる森林地立体画像データを生成するステップと
を行なうことを要旨とする。
【００１１】
また、本発明の森林地立体画像生成方法は、
コンピュータが、
所定範囲のＤＥＭデータを第１の記憶手段に記憶するステップと、
前記所定範囲のＤＳＭデータを第２の記憶手段に記憶するステップと、
所定の植物高を基準にしこの植物高が高い程に色が濃くなる色値が割りあてられ、かつ前記所定の植物高を基準にして植物高が低いほどに緑が淡くなる色値が割りあてられた色変換テーブルを記憶するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＥＭデータと前記第２の記憶手段のＤＳＭデータとの差分画像をＤＨＭデータとして生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子のｚ値を読込み、このｚ値と前記色変換テーブルとを比較してその色変換テーブルに基づく色値を前記ＤＨＭデータの格子に割り付けることで植物高に応じた植物高色区分画像データを生成するステップと、
前記第２の記憶手段のＤＥＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＥＭ赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＥＭ赤色立体画像データを黄色に変換したＤＥＭ黄色化赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度を求め、この地上開度を各々の格子に割り付けたＤＨＭ地上開度画像データを生成するステップと、
前記ＤＥＭ赤色立体画像データとＤＥＭ黄色化赤色立体画像データとＤＨＭ地上開度画像データとを合成した森林地立体画像を生成するステップと
を行なうことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、平面的なカラー写真を用いなくとも、森林の各樹木に立体感があって、かつ表層下の地形状況も一目で把握させることができる森林地立体画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態１の森林地立体画像作成装置の概略構成図である。
【図２】ＲＧＢ変換テーブルの説明図である。
【図３】ＲＧＢ変換テーブルの説明図である。
【図４】ＤＳＭ赤色立体画像の説明図である。
【図５】灰色化したＤＳＭ赤色立体画像の説明図である。
【図６】緑系色画像を説明する説明図である。
【図７】森林地立体画像を説明する説明図である。
【図８】ＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合のＤＳＭ赤色立体画像（ア）を説明する説明図である。
【図９】ＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合の灰色化したＤＳＭ赤色立体画像（イ）を説明する説明図である。
【図１０】ＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合のＤＨＭ画像に緑系を割り付けた画像（ウ）を説明する説明図である。
【図１１】（イ）と（ウ）の乗算結果の画像を説明する説明図である。
【図１２】本実施の形態２の森林地立体画像作成装置の概略構成図である。
【図１３】本実施の形態２の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】地上開度、地下開度の説明図である。
【図１５】オルソ画像とＤＨＭ地上開度画像との比較を説明する説明図である。
【図１６】オルソフォト画像と赤色立体化画像の比較を説明する説明図である。
【図１７】ＤＥＭ黄色味赤色立体画像の説明図である。
【図１８】オルソフォト画像と本実施の形態２の森林地立体画像の比較を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に示す本実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１５】
本実施の形態はカラー画像をオルソフォト画像とし、航空機によって山岳部を撮影した画像として説明する。
【００１６】
実施の形態１の森林地立体画像生成装置は、樹木（草含む）の樹木高に応じた色をその樹木に割りあてた画像（樹高区分図ともいう）を作成して、これを立体的に見せる（森林地立体画像と称する）。なお、樹木に割りあてられる色は地域の植生状況に応じた色を割りあてる。例えば、高木あるいは壮齢林については暗い緑色系、亜高木あるいは幼齢林は明るい緑系色が好ましい。
【００１７】
また、春、夏は緑系色、秋は茶色、朱色系（但し、針葉樹は緑系）を割り当ててもかまわない。
【００１８】
森林地立体画像の生成方法の概略は、航空機によって得たレーザデータに基づいて生成したDEMとDSMの差からDHMを作成する。そして、このDHMに、深緑―緑―淡い緑―白のカラーテーブルを対応させて樹高段彩図を作成する。
【００１９】
さらに、これに立体感を持たせるために、DSMの赤色立体地図をグレースケール化した画像を合成する。
【００２０】
すなわち、樹高区分立体図は森林の下層にある地盤を表現せず、DSMの赤色立体地図をグレースケール化して緑色系の高度段彩によって表現する。
【００２１】
なお、使用するカラーテーブルは、地域の植生や季節を考慮した色とする。一見したところ、オルソフォトと類似しているが、森林の樹高や森林の樹冠の状況などの構造を反映させているのでわかりやすい。たとえば樹木としての高さを持たない芝生は灰色になる。太陽の影となる斜面についてもわかりやすく表現できる。同様に、雲影がないという利点があるため、植生判読等に活用することが可能である。
【００２２】
また、地形を反映させるときは、DEMの赤色立体地図を彩度とコントラストを下げて合成する（実施の形態２で説明する）。
【００２３】
＜実施の形態１＞
図１は本実施の形態１の森林地立体画像作成装置の概略構成図である（樹高区分立体画像作成装置ともいう）。
【００２４】
なお、本実施の形態では夏の森林エリア（草地、道路を含む）の森林地立体画像の生成として説明する。
【００２５】
図１に示すように、ＤＥＭを記憶したデータベース１０と、ＤＳＭを記憶したデータベース１１と、ＤＨＭデータを作成するＤＨＭデータ作成部１２と、ＤＨＭデータが記憶されるメモリ１３と、ＤＳＭ（表層モデル）データを赤色立体画像にするＤＳＭ赤色立体画像作成部１４と、ＤＳＭ赤色立体画像が記憶されるメモリ１５と、ＤＳＭ赤色立体画像を灰色画像（グレースケール画像ともいう）に変換するグレースケール画像化部１６と、グレースケール画像が記憶されるメモリ１７（ＤＳＭ赤色グレースケール画像ともいう）と、ＤＨＭ画像を指定の地域のＲＧＢ変換テーブル２０ｉに基づいて緑系色画像に変換する緑系色画像化部１８と、緑系色画像が記憶されるメモリ１９と、ＤＳＭ赤色グレースケール画像と緑系色画像とを乗算する乗算部２３と、乗算結果の画像である樹高区分画像が記憶されるメモリ２４と、各部を制御するコントローラ部２５と、表示部２６等を備えている。
【００２６】
さらに、緯度経度が割り付けられた地図を記憶したデータベース２８と、地図表示処理部２９とを備えている。この地図表示処理部２９は、データベース２８の地図を表示部２６に表示し、図示しないマウス又はキーボードが選択した地域の地図を画面に表示する。
【００２７】
前述のＤＥＭ（Digital Elevation Model：地形モデル）は、航空機によるレーザ計測によって得られた建物や樹木などを取り除いた地盤データであり、それぞれのレーザデータの同じ標高値を結んだ等高線図を作成し、この等高線図に対してＴＩＮを作成して地面を復元し、ＴＩＮと各格子点の交わる点の高さを求めて得たものである。
【００２８】
つまり、ＤＥＭデータメッシュ構造(0.２ｍ、0.5mなど)を有しており，対象範囲を格子で覆い，格子点毎に地物の標高値が割り付けられたものを指す。
【００２９】
ＤＳＭ（Digital Surface Model：数値表層モデル）は、航空機によるレーザ計測や、ステレオ写真による自動マッチング技術により得たものである。
【００３０】
ＤＳＭはメッシュ構造(0.２ｍ、0.5mなど)を有しており，対象範囲を格子で覆い，格子点毎に地物の標高値が割り付けられたものを指す。
【００３１】
すなわち、ＤＥＭ、ＤＳＭは、最小単位をピクセル（小さな正方体：ｘ，ｙ）とし、そのピクセル毎に高さｚが割り付けられている。
【００３２】
ＤＨＭデータ作成部１２は、地図表示部２９が現在表示している地域に対応するＤＳＭをデータベース１０から読込むと共にＤＥＭとデータベース１１に記憶されている同じ地域のＤＳＭを読込み、両方の差分データを生成し、これをＤＨＭデータとしてメモリ１３に記憶する。
【００３３】
ＤＳＭ赤色立体画像作成部１４は、データベース１１のＤＳＭを読み込み、このＤＳＭを元に、傾斜、地上開度、地下開度の３つのパラメータを求め、平面分布をグレースケール画像とし、地上開度と、地下開度の差分画像をグレイに、傾斜を赤のチャンネルに入れて擬似カラー画像（赤色立体化画像）して、これをメモリ１５に記憶する。つまり、尾根や山頂部分が白っぽく、谷や窪みが黒っぽく、急斜な部分ほど赤く表現する。これによって、1枚の画像でも立体感が得られる。
【００３４】
グレースケール画像化部１６は、メモリ１５の赤色立体化画像をグレースケール化画像に変換して、これをＤＳＭ赤色グレースケール画像としてメモリ１７に記憶する。
【００３５】
緑系色化部１８は、キーボード又はマウスを操作して入力された地域（例えば富士山のＡ地域又はＢ地域）に対応するＲＧＢテーブル２０ｉ（２０ａ、２０ｂ・・又は２０ｊ）を引き当てる。そして、メモリ１３のＤＨＭ画像の各々のメッシュデータの標高値ｚを読み込み、このｚ値に対応する緑系のＲＧＢ値をそのメッシュに割り付けた緑系色画像をメモリ１９に記憶する。
【００３６】
乗算部２３は、メモリ１９の緑系色画像とメモリ１７のグレースケール画像とを乗算した画像を標高値区分画像（森林地立体画像ともいう）としてメモリ２４に記憶する。
【００３７】
コントローラ部２５は、データベース１０、データベース１１、各メモリのデータを該当の各部に出力させたり、メモリの画像データを表示部２６に表示する制御を行なう。
【００３８】
なお、前述のＤＨＭデータ作成部１２、赤色立体画像作成部１４、グレースケール画像化部１６、緑系色画像化部１８乗算部２３、コントローラ部２５はＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ＲＡＭに記憶されてＣＰＵによって実行される。
【００３９】
前述のＲＧＢ変換テーブルについて説明する。ＲＧＢ変換テーブル２０ｉは地域毎に設けられている。
【００４０】
図２は富士山南西山麓地域の樹高２０ｍ前後の人工林が多く分布するような地域での色づかいとして用いるＲＧＢ変換テーブルの説明図であり、樹高値に対してＲＧＢ値が対応させられている。
【００４１】
例えば図２（ａ）に示すように、
（１）樹高値０ｍ〜２．９９ｍでは、Ｒ，Ｇ、Ｂ値は「２５５」が割りあてられている。
【００４２】
（２）樹高値３ｍ〜４．９９ｍでは、Ｒ値は「１６５」、Ｇ値は「１４９」、Ｂ値は「５」が割りあてられている。
【００４３】
（３）樹高値５ｍ〜９．９９ｍでは、Ｒ値は「１８５」、Ｇ値は「２１７」、Ｂ値は「２」が割りあてられている。以下図２を参照のこと。
【００４４】
また、図２（ｂ）には図２（ａ）の実際の色が示されている。図２（ｂ）においては、標高０ｍ〜２．９９ｍでは白となり、３ｍ〜４．９９ｍではオレンジ色に近い色、１８ｍ以上では深い緑（最も濃い緑）が割りあてられている。
【００４５】
図３は渡良瀬川上流足尾地区で山腹工を施工した荒廃地の色づかいに対して用いるＲＧＢ変換テーブルの説明図であり、樹高値に対してＲＧＢ値が対応させられている。
【００４６】
例えば、図３（ａ）に示すように、
（１）樹高値０ｍ〜２．９９ｍでは、Ｒ，Ｇ、Ｂ値は「２５５」が割りあてられている。
【００４７】
（２）樹高値３ｍ〜４．９９ｍでは、Ｒ値は「２５０」、Ｇ値は「２３０」、Ｂ値は「４４」が割りあてられている。
【００４８】
（３）樹高値５ｍ〜９．９９ｍでは、Ｒ値は「２１１」、Ｇ値は「２４９」、Ｂ値は「０」が割りあてられている。以下図３を参照のこと。
【００４９】
また、図３（ｂ）には図３（ａ）の実際の色が示されている。図３（ｂ）においては、標高０ｍ〜２．９９ｍでは白となり、３ｍ〜４．９９ｍでは少し濃い黄緑色、１８ｍ〜１９．９ｍでは緑が割りあてられており、２０ｍ以上では最も濃い緑が割りあてられている。
【００５０】
すなわち、地域に存在する樹木高さに応じて、樹高値が高くなるに従って白→淡い緑→緑→深い緑となるカラーテーブルにされている。
【００５１】
このテーブルの作成に当たっては現地における植生調査を実施して、樹木高に応じた適正な色値を決めている。
【００５２】
（詳細説明）
本実施の形態１ではメモリ１３には、ＤＳＭとＤＥＭとの差分であるＤＨＭ（建物や、樹木のデータのみ）が記憶されているとして説明する。
【００５３】
ＤＳＭ赤色立体画像作成部１４は、指定された地域のＤＳＭをデータベース１１から読込んで、各メッシュ（ピクセル又は画素ともいう）毎に、そのメッシュを着目点とし、この着目点から一定範囲（例えば１ｍ）の８方向の地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＳＭ赤色立体画像を生成してメモリ１５に記憶する（図４参照）。
【００５４】
そして、グレースケール画像化部１６はメモリ１５のＤＳＭに基づくＤＳＭ赤色立体画像を白黒画像に変換してメモリ１７に記憶する（図５参照）。
【００５５】
このように、ＤＳＭ赤色立体画像を白黒化しても、赤色立体画像は高さが低いほど黒っぽく、急斜な部分ほど赤く表現されているので、傾斜部分は傾斜が強いほど黒っぽくなり、頂きは白になる（図５参照）。
【００５６】
一方、緑系色化部１８は、メモリ１３のＤＨＭデータを読込み、指定された地域（本実施の形態では渡良瀬川上流足尾地区）に対応するＲＧＢ変換テーブル２０ｂを引き当てる。本実施の形態ではＲＧＢ変換テーブル２０ｂが渡良瀬川上流足尾地区である。
【００５７】
そして、緑系色化部１８は、ＤＨＭのメッシュ毎に、そのメッシュに割り付けられている樹木高を読込み、この樹木高に対応するＲＧＢ値をＲＧＢ変換テーブル２０ｂから読込む。そして、この読込んだＲＧＢ値を各メッシュに割りあてることで、図６に示す緑系色画像を得る。
【００５８】
図６に示すように緑系色画像には、高い樹木ほど濃い緑となり、低い樹木（芝生）は白っぽくなる、
そして、乗算部２３がメモリ１７のグレースケール画像（図５）とメモリ１９の緑系色化画像（図６）とを乗算して図７に示す立体的な樹高区分画像（緯度経度が割りあてられているので森林地立体地図ともいう）を得ている。
【００５９】
すなわち、ＤＳＭ赤色グレースケール画像は赤色立体画像を灰色したものであるから、白黒でも立体感がある。この画像に地域の植生高（樹木、草地、道路、山肌含む）に応じた緑系の色を割り付けた画像を重ねているので、図７に示すように平面的なカラー画像であるのにも係わらず尾根、谷等が立体感がある。
【００６０】
すなわち、森林地立体地図は、航空レーザ計測データ取得時の植生（植物）の高さに応じた色を割りあてて、その高さを強調しているので、1枚でもより立体的である。
【００６１】
さらに、地盤の凹凸も強調されているので、1枚でも樹木分布状況が立体的である。
【００６２】
なお、ＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合の画像については、図８、図９、図１０、図１１２に示す。図８はＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合のＤＳＭ赤色立体画像（ア）を示し、図９はＲＧＢテーブル２０ａを用いた場合の灰色化したＤＳＭ赤色立体画像（イ）を示し、図１０はＤＨＭ画像に緑系を割り付けた画像（ウ）を示し、図１１は（イ）と（ウ）の乗算結果の画像を示している。
【００６３】
広い地域においても本実施の形態による手法を用いると、樹木高に応じた色が割り付けられて、かつ地盤の状況がわかる立体画像となる。
【００６４】
＜実施の形態２＞
実施の形態２は、森林の下層にある地盤も表現し、また、DEMの赤色立体地図を黄色化して用いる。
【００６５】
図１２は本実施の形態２の森林地立体画像作成装置の概略構成図である。図において実施の形態１と同様な符号を付しているものは説明を省略する。図１３は本実施の形態２の動作を説明するフローチャートである。
【００６６】
実施の形態２のカラー画像立体視覚化装置は、データベース１０のＤＥＭを用いて赤色立体画像（ＤＥＭ赤色立体画像という）を生成するＤＥＭ赤色立体画像作成部３０と、ＤＥＭ赤色立体画像が記憶されるメモリ３１と、メモリ３１のＤＥＭ赤色立体画像に黄色味を施したＤＥＭ黄色味赤色立体画像を得る色調変更部３２と、ＤＥＭ黄色味赤色立体画像が記憶されるメモリ３３と、メモリ１３のＤＨＭの地上開度データ（ＤＨＭ地上開度データ）を得る地上開度計算部３６と、地上開度データが記憶されるメモリ３７と、メモリ１９の緑系色化画像とメモリ３７のＤＨＭ地上開度データとを合成した森林地立体化画像を得る合成部３４と、森林地立体化画像が記憶されるメモリ３５等を備えている。
【００６７】
ＤＥＭ赤色立体画像作成部３０は、データベース１０のＤＥＭの各メッシュ毎に、一定距離（50m）までの範囲に含まれる領域において、地上開度データと地下開度データとを求めて、両方の差分をグレイに、傾斜が強いほど濃い赤色にしたＤＥＭ赤色立体化画像を生成して、これをメモリ３１に記憶する。
【００６８】
色調変更部３２は、メモリ３１のＤＥＭ赤色立体化画像の各メッシュに黄色の色調を施す。この黄色に色を割り当てるのは、フォトショップを用いてオペレータが色合いを見ながら、黄土色になる色を見つけ、カラーバランスという設定に数値を入力する。この設定値数値を画像の地域に対応させてメモリ（図示せず）に記憶し、以後はこの地域が入力されると、メモリからこの黄色にする数値を読み出してＤＥＭ赤色立体画像を黄色化するようにするのが好ましい。
【００６９】
地上開度計算部３６は、データベース１３のＤＨＭのメッシュ毎（着目点ともいう）に、一定距離（5m）までの範囲に含まれる領域において、８方向毎に地形断面を生成し、平均化した地上開度データを得る。
【００７０】
合成部３４は、メモリ１９の緑系色化画像とメモリ３７のＤＥＭ地上開度データとメモリ３３に記憶されたＤＥＭ黄色味赤色立体画像とを合成し（Ｓ１２）、これを森林地立体画像としてメモリ３５に記憶する。
【００７１】
なお、実施の形態でも各メモリ、各部を制御するコントローラ部を備えているが実施の形態では省略して説明する。
【００７２】
なお、前述のＤＥＭ赤色立体画像作成部３０、色調変更部３２、地上開度計算部３６、合成部３４等はＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ＲＡＭに記憶されてＣＰＵによって実行される。
【００７３】
（動作説明）
ＤＨＭデータ作成部１２は、地図表示部２９が現在表示している地域に対応するＤＳＭをデータベース１０から読込み（Ｓ１）、データベース１１に記憶されている同じ地域のDEMを読込む（Ｓ２）。
【００７４】
そして、両方の差分データを生成し（Ｓ３）、これをＤＨＭデータとしてメモリ１３に記憶する（Ｓ４）。
【００７５】
次に、緑系色化部１８はメモリ１３のＤＨＭデータを読込み、指定された地域に対応するＲＧＢ変換テーブル２０ｉを引き当て、ＤＨＭのメッシュ毎に、そのメッシュに割り付けられている樹木高を読込み、この樹木高に対応するＲＧＢ値をＲＧＢ変換テーブル２０ｉから読込む。そして、この読込んだＲＧＢ値を各メッシュに割りあてることで樹木高に応じた緑色系の緑系色画像（樹高段彩図ともいう）を得て（Ｓ５：図６参照）、メモリ１９に記憶する（Ｓ６）。この緑系色画像は、高い樹木ほど濃い緑となり、低い樹木（芝生、草地）は透明色となる。
【００７６】
一方、地上開度計算部３６は、データベース１３のＤＨＭのメッシュ毎（着目点ともいう）に、一定距離（5m）までの範囲に含まれる領域において、８方向毎に地形断面を生成し、それぞれの地点と着目点を結ぶ線（図１４の（ａ）のＬ１）の傾斜の最大値（鉛直方向から見たとき）を求める。このような処理を８方向に対して行なって平均化したデータを地上開度データ（着目点からＬの範囲を８方向を見たときの平均角度：高いところにいるかを判定するための指標）としてメッシュ毎に求め、ＤＨＭ地上開度データとしてメモリ３７に記憶する（Ｓ８）。なお、傾斜の角度は天頂からの角度（平坦なら９０度、尾根や山頂では９０度以上、谷底や窪地では９０度以下）である。
【００７７】
また、地上開度は、周囲から突き出ている地点ほど大きくなり、山頂や尾根では大きな値をとり、谷や窪地では小さい。
【００７８】
例えば、地上開度データの開度に応じてグレースケールを割りあてた画像にすると図１５に示すようになる。なお、図１５は（ａ）にオルソ画像を示し、（ｂ）にグレースケールを割りあてたＤＨＭ地上開度を示している。
【００７９】
一方、ＤＥＭ赤色立体画像作成部３０は、データベース１０のＤＥＭの各メッシュ毎に、一定距離（50m）までの範囲に含まれる領域において、地上開度データと地下開度データとを求めて、両方の差分をグレイに、傾斜を赤のチャンネルにいれて、擬似カラー画像を作成することにより、根や山頂部分を白っぽく、また谷や窪地を黒っぽく表現し、傾斜が急な部分ほど赤く表現する。このような表現の組み合わせにより、１枚でも立体感のある画像（赤色立体化画像：図１６参照）を生成して、これをメモリ３１に記憶する（Ｓ９）。図１６（ａ）にはオルソフォト画像を示し、図１６（ｂ）には赤色立体化画像を示している。
【００８０】
前述の地下開度データは、一定範囲のＤＥＭデータ上（地表面：立体）に空気層を押し当てた立体（図１４の（ｂ））を裏返した反転ＤＥＭデータ（図１４の（ｃ））の当該地点Ａから８方向のいずれか一方を見たときに最大頂点となる点Ｃ（一番深い所に相当する）を結ぶ直線Ｌ２と、水平線とがなす角度を求める。この角度を８方向に渡って求めて平均化したのを地下開度と称している。
【００８１】
次に、色調変更部３２は、メモリ３１のＤＥＭ赤色立体画像に黄色を割りあてて、オレンジ系の画像に変更する（Ｓ１０：図１７）。そして、これをＤＥＭ黄色味赤色立体画像としてメモリ３３に記憶する（Ｓ１１）。
【００８２】
そして、合成部１９は、メモリ１９の緑系色化画像とメモリ３７のＤＥＭ地上開度データとメモリ３３に記憶されたＤＥＭ黄色味赤色立体画像とを合成し（Ｓ１２）、これを森林地立体画像としてメモリ３５に記憶する（Ｓ１３：図１８参照）。
【００８３】
図１８（ａ）には同じ地域のオルソフォト画像を示し、図１８（ｂ）には本実施の形態２の森林地立体画像を示している。図１８（ｂ）に示すように、地盤の凹凸がより強調されているので森林の下の谷、窪み、尾根が立体感をもって見える。また、森林は、その領域凹凸、樹木高によって緑系で強調されているので、立体感がより強調されている。
【００８４】
従って、図１８（ａ）に示すオルソフォト画像に比べて本実施の形態２の森林地立体画像の方が立体感がある。
【符号の説明】
【００８５】
１２ ＤＨＭデータ作成部
１４ ＤＳＭ赤色立体画像作成部
１６ グレースケール画像化部
１８ 緑系色画像化部
２３ 乗算部
３０ ＤＥＭ赤色立体画像作成部
３２ 色調変更部
３４ 合成部
３６ 地上開度計算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータが、
所定範囲のＤＥＭデータを第１の記憶手段に記憶するステップと、
前記所定範囲のＤＳＭデータを第２の記憶手段に記憶するステップと、
所定の植物高を基準にしこの植物高が高い程に色が濃くなる色値が割りあてられ、かつ前記所定の植物高を基準にして植物高が低いほどに緑が淡くなる色値が割りあてられた色変換テーブルを記憶するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＥＭデータと前記第２の記憶手段のＤＳＭデータとの差分画像をＤＨＭデータとして生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子のｚ値を読込み、このｚ値と前記色変換テーブルとを比較してその色変換テーブルに基づく色値を前記ＤＨＭデータの格子に割り付けることで植物高に応じた植物高色区分画像データを生成するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＳＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＳＭ赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＳＭ赤色立体画像データを灰色化したＤＳＭ立体灰色画像データを生成するステップと、
前記ＤＳＭ立体灰色画像データと植物高色区分画像データとを乗算して植物高に応じた色で植物の樹冠の各々を立体的に見せる森林地立体画像データを生成するステップと
を行なうことを特徴とする森林地立体画像生成方法。
【請求項２】
前記色変換テーブルを記憶するステップは、
最小のｚ値には白を割り当てることを特徴とする請求項１記載の森林地立体画像生成方法。
【請求項３】
前記色変換テーブルは、
地域に応じた植物の種類に応じて、その植物高と色値とが対応させられていることを特徴とする請求項1又は２記載の森林地立体画像生成方法。
【請求項４】
コンピュータが、
所定範囲のＤＥＭデータを第１の記憶手段に記憶するステップと、
前記所定範囲のＤＳＭデータを第２の記憶手段に記憶するステップと、
所定の植物高を基準にしこの植物高が高い程に色が濃くなる色値が割りあてられ、かつ前記所定の植物高を基準にして植物高が低いほどに緑が淡くなる色値が割りあてられた色変換テーブルを記憶するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＥＭデータと前記第２の記憶手段のＤＳＭデータとの差分画像をＤＨＭデータとして生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子のｚ値を読込み、このｚ値と前記色変換テーブルとを比較してその色変換テーブルに基づく色値を前記ＤＨＭデータの格子に割り付けることで植物高に応じた植物高色区分画像データを生成するステップと、
前記第２の記憶手段のＤＥＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＥＭ赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＥＭ赤色立体画像データを黄色に変換したＤＥＭ黄色化赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度を求め、この地上開度を各々の格子に割り付けたＤＨＭ地上開度画像データを生成するステップと、
前記ＤＥＭ赤色立体画像データとＤＥＭ黄色化赤色立体画像データとＤＨＭ地上開度画像データとを合成した森林地立体画像を生成するステップと
を行なうことを特徴とする森林地立体画像生成方法。
【請求項５】
前記色変換テーブルを記憶するステップは、
最小のｚ値には白を割りあてることを特徴とする請求項４記載の森林地立体画像生成方法。
【請求項６】
前記色変換テーブルは、
地域に応じた植物の種類に応じて、その植物高と色値とが対応させられていることを特徴とする請求項４又は５記載の森林地立体画像生成方法。
【請求項１】
コンピュータが、
所定範囲のＤＥＭデータを第１の記憶手段に記憶するステップと、
前記所定範囲のＤＳＭデータを第２の記憶手段に記憶するステップと、
所定の植物高を基準にしこの植物高が高い程に色が濃くなる色値が割りあてられ、かつ前記所定の植物高を基準にして植物高が低いほどに緑が淡くなる色値が割りあてられた色変換テーブルを記憶するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＥＭデータと前記第２の記憶手段のＤＳＭデータとの差分画像をＤＨＭデータとして生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子のｚ値を読込み、このｚ値と前記色変換テーブルとを比較してその色変換テーブルに基づく色値を前記ＤＨＭデータの格子に割り付けることで植物高に応じた植物高色区分画像データを生成するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＳＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＳＭ赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＳＭ赤色立体画像データを灰色化したＤＳＭ立体灰色画像データを生成するステップと、
前記ＤＳＭ立体灰色画像データと植物高色区分画像データとを乗算して植物高に応じた色で植物の樹冠の各々を立体的に見せる森林地立体画像データを生成するステップと
を行なうことを特徴とする森林地立体画像生成方法。
【請求項２】
前記色変換テーブルを記憶するステップは、
最小のｚ値には白を割り当てることを特徴とする請求項１記載の森林地立体画像生成方法。
【請求項３】
前記色変換テーブルは、
地域に応じた植物の種類に応じて、その植物高と色値とが対応させられていることを特徴とする請求項1又は２記載の森林地立体画像生成方法。
【請求項４】
コンピュータが、
所定範囲のＤＥＭデータを第１の記憶手段に記憶するステップと、
前記所定範囲のＤＳＭデータを第２の記憶手段に記憶するステップと、
所定の植物高を基準にしこの植物高が高い程に色が濃くなる色値が割りあてられ、かつ前記所定の植物高を基準にして植物高が低いほどに緑が淡くなる色値が割りあてられた色変換テーブルを記憶するステップと、
前記第１の記憶手段のＤＥＭデータと前記第２の記憶手段のＤＳＭデータとの差分画像をＤＨＭデータとして生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子のｚ値を読込み、このｚ値と前記色変換テーブルとを比較してその色変換テーブルに基づく色値を前記ＤＨＭデータの格子に割り付けることで植物高に応じた植物高色区分画像データを生成するステップと、
前記第２の記憶手段のＤＥＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度、地下開度、斜度を求め、地上開度が大きい程に明るい色を、地下開度が大きい度に暗い色を、斜度が大きい程に赤が強調された色を、各々割り付けたＤＥＭ赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＥＭ赤色立体画像データを黄色に変換したＤＥＭ黄色化赤色立体画像データを生成するステップと、
前記ＤＨＭデータの各格子を着目点とし、この着目点毎に一定範囲を定義して地上開度を求め、この地上開度を各々の格子に割り付けたＤＨＭ地上開度画像データを生成するステップと、
前記ＤＥＭ赤色立体画像データとＤＥＭ黄色化赤色立体画像データとＤＨＭ地上開度画像データとを合成した森林地立体画像を生成するステップと
を行なうことを特徴とする森林地立体画像生成方法。
【請求項５】
前記色変換テーブルを記憶するステップは、
最小のｚ値には白を割りあてることを特徴とする請求項４記載の森林地立体画像生成方法。
【請求項６】
前記色変換テーブルは、
地域に応じた植物の種類に応じて、その植物高と色値とが対応させられていることを特徴とする請求項４又は５記載の森林地立体画像生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−５４４９９（Ｐ２０１３−５４４９９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１６０５（Ｐ２０１１−１９１６０５）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（５９１０７４１６１）アジア航測株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（５９１０７４１６１）アジア航測株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
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