立体画像生成装置
【課題】立体画像に対してより立体感を出せ、水系を容易にたどれる視覚化立体地図を得る。
【解決手段】ＤＥＭデータ作成部６と、ＤＥＭ読込間隔設定部７と、パラメータ計算部８と、立体赤色マップ作成部２０と、傾斜画像階調補正部２２と、地上開度画像階調補正部２３と、地下開度画像階調補正部２１と、Ｌ＊チャンネル化部２６と、ｂ＊チャンネル化部２５と、ａ＊チャンネル化部２７と、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像化部と、階調補正部２９と、ＸＹＺ表色系変換部と、ＲＧＢ表色系変換部３１と、合成部３２と、微調補正部３３、傾斜スペクトラム算出部５２と、地下開度スペクトラム算出部５１と、地上開度スペクトラム算出部５３等を備えて、画像を地下開度が高い谷や窪地をシアン色に、地上開度の大きい尾根や頂上を赤色に調整し、この地上開度−地下開度調整画像を、赤色立体地図と重ねあわせ合成することによって画像（ＫＬｉ）を得る。
【解決手段】ＤＥＭデータ作成部６と、ＤＥＭ読込間隔設定部７と、パラメータ計算部８と、立体赤色マップ作成部２０と、傾斜画像階調補正部２２と、地上開度画像階調補正部２３と、地下開度画像階調補正部２１と、Ｌ＊チャンネル化部２６と、ｂ＊チャンネル化部２５と、ａ＊チャンネル化部２７と、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像化部と、階調補正部２９と、ＸＹＺ表色系変換部と、ＲＧＢ表色系変換部３１と、合成部３２と、微調補正部３３、傾斜スペクトラム算出部５２と、地下開度スペクトラム算出部５１と、地上開度スペクトラム算出部５３等を備えて、画像を地下開度が高い谷や窪地をシアン色に、地上開度の大きい尾根や頂上を赤色に調整し、この地上開度−地下開度調整画像を、赤色立体地図と重ねあわせ合成することによって画像（ＫＬｉ）を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元座標で表された大量のデジタル画像データに基づく凹凸の高低及び傾斜を、色調で表現することにより視覚的に立体感を付与可能な立体画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤色立体地図（特許文献１：特許第４２７２１４６号）は、大地形も表現可能な地上開度と地下開度から「尾根谷度」を求め、これを明度に比例させた画像に、微地形である斜面の傾斜を赤の彩度に割り当てて合成する方法である。図５０の斜度図と図５１の尾根谷度図を合成し赤色立体地図を作成した（図５２）。
【０００３】
赤色立体地図には、北西南東方向に併走する断層崖や水蒸気爆発の火口がわかりやすく立体的に表現されている。特に破壊された国道２３０号線を横断する地溝もわかりやすい。Ａ地点付近にあるクレーターも明瞭である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２７２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、火口の底が深いほど暗く表現されているために、場所によっては火口底の地形がほとんど判読できないことがある。
【０００６】
この画像を作成するために使用した、赤色立体地図の色を決定するためのダイヤグラムを図１４に示す。傾斜の最大値と尾根谷度の最大値と最小値は、作成する地域の特性に合わせて変化させるのだが、尾根地形が多ければ明るく、谷地形が多い場合は暗くなるという点は避けられない。
【０００７】
つまり、急斜面が多い山に適用してみると、急斜面が多いために赤黒くなりすぎる問題があった。
【０００８】
以下に赤色立体地図の問題点を列挙する。
【０００９】
（１）谷が暗くなりすぎる。尾根谷度を明度に直接割り当てているので、深い谷は非常に暗く表現されてしまい、結果として立体感が膨張されすぎ、境界が不明瞭である。
【００１０】
（２）水系が追跡しにくい。谷筋が暗いためか、たどりにくいことがある。
【００１１】
本発明は以上の課題を鑑みてなされたもので、より立体感を出せ、水系を容易にたどれる視覚化立体地図を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、所定範囲の標高値が付与された三次元のデジタルデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から生成したＤＥＭデータに着目点を順次定義して、該着目点毎の地上開度及び地下開度並びに斜度を一定範囲にわたって求めた地上開度データ群、地下開度データ群、斜度データ群を得る手段と、
前記地上開度の値の大きさほどに明るい色を割りあてた地上開度画像（Ｄｐ）、前記地下開度の値の大きさほどに暗い色を割りあてた地下開度画像（Ｄｑ）、前記斜度データ毎に、その傾斜度の値が大きいほどに赤が強調された色を割り付けた傾斜強調画像（Ｄｒ）を得る手段と、
地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）と傾斜強調画像（Ｄｒ）とを重ね合わせた第１の合成画像（Ｋｉ）を得る手段と、
前記地上開度画像（Ｄｐ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にａ＊チャンネルに割りあてたａデータを得る手段と、
前記地下開度画像（Ｄｑ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にｂ＊チャンネルに割りあてたｂデータを得る手段と、
前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にＬ＊チャンネルに割りあてＬデータを得る手段と、
前記ａデータと、ｂデータ及び前記Ｌデータとが得られる毎に、これらのデータをＬ＊ａ＊ｂ＊空間に定義していくことで前記地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）と傾斜強調画像（Ｄｒ）のＬａｂ画像データ（Ｌｉ）を得る手段と
前記Ｌａｂ画像（Ｌｉ）と前記第１の合成画像（Ｋｉ）とを合成した第２の合成画像（ＫＬｉ）を生成する手段と
を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、より違和感無く立体感を出せると共に水系を容易にたどれるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第1の実施の形態に係る立体画像生成装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係わるレーザ計測の説明図である。
【図３】本発明で得られる画像の特徴を説明する説明図である。
【図４】立体赤色マップ生成の過程の説明図である。
【図５】地上開度及び地下開度の原理説明図である。
【図６】地上開度及び地下開度の主要パターン説明図である。
【図７】地上開度及び地下開度の立体的説明図である。
【図８】地上開度及び地下開度の標本地点及び距離の説明図である。
【図９】パラメータ計算部及び立体赤色マップ作成部の概略構成図である。
【図１０】凸部強調画像生成部、凹部強調画像生成部、及び第１の合成部の概略構成図である。
【図１１】斜度強調画像作成部及び第２の合成部の概略構成図である。
【図１２】グレイスケースの割当て説明図である。
【図１３】傾斜赤色化立体画像の生成過程説明図である。
【図１４】地上開度画像、地下開度画像、傾斜強調画像の周波数分布の説明図である。
【図１５】本実施の形態のＬａｂカラー式画像の生成過程の説明図である。
【図１６】本実施の形態の階調補正部によって得られる各画像のスペクトラムの説明図である。
【図１７】本実施の形態の地下開度画像、地上開度画像及び傾斜画像の色の散布図である。
【図１８】Ｌａｂ画像の説明図である。
【図１９】Ｌａｂ画像の色調調整結果の画像の説明図である。
【図２０】Ｌａｂ画像の完成図である。
【図２１】実施の形態２の立体画像生成装置の概略構成図である。
【図２２】水系抽出の画像を説明する説明図である。
【図２３】水系抽出の画像と適用前の比較図である。
【図２４】ＤＥＭ間隔の変更を説明する説明図である。
【図２５】１ｍＤＥＭと４ｍＤＥＭとの比較図である。
【図２６】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｄｅｐｔｈ ｍａｐ）。
【図２７】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｚｅｂｒａ ｍａｐ）。
【図２８】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｃｏｌｏｒ Ｌｅｖｅｌ ｓｌｉｃｅ）。
【図２９】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ ｍａｐ）。
【図３０】グリーンに提供した場合の説明図である（ｓｈａｄｏｗ）。
【図３１】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｖａｔｉｃａｌ ｓｈａｄｏｗ）。
【図３２】グリーンに提供した場合の説明図である（ｓｈａｄｏｗ＋ＣＬＳ）。
【図３３】グリーンに提供した場合の説明図である（dip）。
【図３４】グリーンに提供した場合の説明図である（ｃｏｌｏｒｅｄ ｄｉｐ）。
【図３５】グリーンに提供した場合の説明図である（ｄｉｐ＋ＣＬＳ）。
【図３６】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｄ Ｒｅｌｉｆ Ｉｍａｇｅ Ｍａｐ）。
【図３７】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｄ Ｒｅｌｉｆ Ｉｍａｇｅ Ｍａｐ）。
【図３８】グリーンに提供した場合の説明図である（赤色立体地図による詳細表示）。
【図３９】グリーンに提供した場合の説明図である（ＰＲＩＭ＊ＣＬＳ）。
【図４０】グリーンに提供した場合の説明図である（ＰＲＩＭ＋ＣＬＳ）。
【図４１】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｌａ＊ｂ＊ ｃｏｌｏｒ ｍｅｔｈｏｄ）。
【図４２】グリーンに提供した場合の説明図である（ＰＲＩＭ＋Ｌａ＊ｂ＊）。
【図４３】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｏｐｅｎｅｓｓ）。
【図４４】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｏｐｅｎｅｓｓ）。
【図４５】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｉｄｇｅ ｖａｌｌｅｙ ｖａｌｕｅ）。
【図４６】グリーンに提供した場合の説明図である（ｂｙ Ｓｐｙｇｌａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）。
【図４７】グリーンに提供した場合の説明図である（ＰＲＩＭ＋Ｚｅｂｒａ）。
【図４８】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ＋ｄｉｐ）。
【図４９】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ＋ｓｈａｄｅ）。
【図５０】背景技術を説明する説明図である。
【図５１】背景技術を説明する説明図である。
【図５２】背景技術を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に具体例を説明する。
【００１６】
図１に、本実施形態に係る立体画像作成装置４の概略構成を示す。図１に示すように、本実施形態の立体画像作成装置４は、以下に説明するコンピュータ機能を備えている。また、この立体画像作成装置４には、各種データベースが接続される。
【００１７】
データベース１には、レーザデータＲｉが保存される。このレーザデータ（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ：レーザデータによる座標であることを示すためにＲを付加）は、図２に示すように対象地域上空（デジタルカメラ撮影範囲が好ましい）を水平飛行する航空機により、下方にレーザ光を発射し、往復に要した時間と、航空機の位置、姿勢、発射角度から計算（コンピュータ）によって、地表面のｘ、ｙ、ｚを求めて保存している。前述の飛行位置の把握にはＧＰＳ（図示せず）、姿勢の把握にはＩＭＵを用いる。
【００１８】
レーザ発射器（図示せずＺ）は、例えば毎秒３３０００回発射することが可能であり、８０ｃ
ｍに１点の密度で標高点（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ）の取得が可能である。
【００１９】
１回のレーザ発射について複数の反射パルスが測定された場合には、最終反射のデータを採用して保存する。
【００２０】
また、受信したレーザデータの分布傾向を検討し、周辺よりもスパイク状が高い点は、通過できなかった樹木のレーザデータと認定して取り除き、さらに樹木以外に家屋や、自動車、橋等のレーザデータも取り除く。従ってデータベース１には、地表面のレーザデータＲｉのみが保存される。
【００２１】
データベース２には、少なくともデジタルカメラ撮影範囲の等高線地図Ｈｉ（２万５０００分の１：等高線に番号を付している）を格納する。また、この等高線図の特徴点の座標（Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚ：等高線図データ）を付加している。
【００２２】
また、データベース３にはステレオマッチングデータＭｉを保存している。このステレオマッチングデータＭｉは、同じエリアを撮影した２枚の航空写真から立体画像を生成する。例えば、２枚の写真の内で既知の建物の面を抽出し、この建物の面にＺ値を与えて立体化（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）し、これを基準として他の地物にＺ値を与えて行く。
【００２３】
（各部の説明）
また、図１に示すように、立体画像作成装置は、ＤＥＭデータ作成部６と、ＤＥＭ読込間隔設定部７と、パラメータ計算部８と、立体赤色マップ作成部２０と、傾斜画像階調補正部２２と、地上開度画像階調補正部２３と、地下開度画像階調補正部２１と、Ｌ＊チャンネル化部２６と、ｂ＊チャンネル化部２５と、ａ＊チャンネル化部２７と、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像化部２８と、階調補正部２９と、ＸＹＺ表色系変換部３５と、ＲＧＢ表色系変換部３１と、合成部３２と、微調補正部３３、傾斜スペクトラム算出部５２と、地下開度スペクトラム算出部５１と、地上開度スペクトラム算出部５３等を備えて、図３の（ａ）に示すように、画像を地下開度が高い谷や窪地をシアン色に、地上開度の大きい尾根や頂上を赤色に調整する。地上開度も小さい谷斜面等は緑色を呈している。
【００２４】
この地上開度−地下開度調整画像を、従来の赤色立体地図である図３（ｂ）と重ねあわせ合成することによって、暗くなりすぎた谷の表現をシアンがかった色に調整改善して、谷が暗くて見にくいという問題点を改善した図３（ｃ）の画像（ＫＬｉ）を得る。暗いシアン色は、深いという感覚をもたらすようである。
【００２５】
ＤＥＭデータ作成部６は、データベース１のレーザデータＲｉを読み込み（１ｍ又は４ｍ）、それぞれの同じ標高値を結んだ等高線図を生成し、この等高線図に対してＴＩＮを作成して地面を復元する。そして、ＴＩＮと各格子点の交わる点の高さを求めＤＥＭデータ（ＤＥＭ：Ｄｉ
ｇｉｔａｌ Ｅｌａｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）を作成する。
【００２６】
また、ＤＥＭデータ作成部６は、データベース２に保存されている等高線地図Ｈｉを読み、等高線同士を結んだＴＩＮを生成し、これを前述のＤＥＭデータにコンバートしてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態で用いるＤＥＭデータについて説明する。例えば、「数値地図５０ｍメッシュ（標高）」は１／２５，０００地形図の縦・横を各々２００等分したメッシュ（メッシュ間隔は緯線方向が２．２５秒、経線方向が１．５０秒となっている）の中心の標高を１ｍ又は４ｍ刻みで読み出して２次元配列とする。
【００２８】
ＤＥＭ読込間隔設定部７は、ＤＥＭデータ作成部６に対しての読み込み間隔（１ｍ又は４ｍ）を設定する。
【００２９】
次に、パラメータ計算部８及び立体赤色マップ作成部２０について説明する。
【００３０】
パラメータ計算部８及び立体赤色マップ作成部２０は、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いれて、擬似カラー画像を作成することにより、尾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（以下立体赤色化マップともいう）を生成する。
【００３１】
つまり、等高線の間をメッシュ化し、それぞれの隣のメッシュとの差すなわち傾斜は赤の色調で表現し、周辺に比べて高いか低いかはグレイスケールで表現する。これは浮沈度Ψｍに相当し、本実施形態では、尾根谷度と呼ばれ、より明るいほうが周辺に比べて高く（尾根的）、より暗いほうが周辺に比べて低い（谷的）ことを示唆し、その明暗を乗算合成することにより立体感が生じようにしている。
【００３２】
図４を用いて説明を補充する。
【００３３】
処理対象となるベクトル場７０（ＤＥＭ）を格納する。このベクトル場７０は、実質的に3種以上の情報を抽出可能な１つ以上の成分を有する情報ベクトルの有限集合（総数N個）であればよく、本実施形態の各ベクトルは、富士山地表面の微小な有限分割領域を代表する着目点に関し、その経度情報及び緯度情報を参照テーブルで確認可能な識別（Id）番号と、隣接する着目点又は三角基準点に対する高度差とを含む2成分ベクトルである。
【００３４】
次に、ｎ番目(n=1〜N)に処理した2成分ベクトルＶｎの識別番号Idｎと高度差とから、その経度ｘｎ、緯度ｙｎ、及び海抜高度ｚｎを算出し、その値を仮想的な三次元（３Ｄ）のＸ−Ｙ−Ｚ直交座標空間80内の対応する座標点Ｑｎ＝｛Ｘｎ＝ｘｎ、Ｙｎ＝ｙｎ、Ｚｎ＝ｚｎ｝に対応付けることにより、つまり、座標点Ｑｎに対応した記憶領域にベクトルＶｎの識別番号Idｎを格納することにより、ベクトルＶｎを座標空間80に写像し、これを総数N個のベクトルについて行うことにより、ベクトル場７０を座標空間80に写像する（図４の処理P1）。
【００３５】
更に、座標空間80内の総数N個又はそれ未満の適宜な個数のId付き座標点の列｛Qn：ｎ≦Ｎ｝を必要な滑らかさで連結する曲面Ｓを最小二乗法等で求めて、これを総数Ｍ個｛Ｍ≦Ｎ｝の微小な面領域｛Ｓｍ：ｍ≦Ｍ｝に分割し、それぞれ着目点Qmを定め、関連情報を格納する。
【００３６】
各面領域Smに関し、その着目点Qmから所定半径内に位置する曲面Sの表側（Z+側）の局所領域Lm+を確認し、それにより画成される着目点Qm周りの開放度（即ち、天側に対する見通し立体角又はそれと等価な二回微分値）Ψｍ＋を求め(図４の処理P2)、面領域Smの浮上度として記憶する。この浮上度Ψｍ＋を曲面S全体に渡り諧調表示した画像を処理結果Aとする。この画像Aは、地形の尾根側、つまり（曲面Ｓの）凸部をいかにも凸部らしく明瞭に示す。
【００３７】
上記面領域Smに関し、その着目点Qmから上記所定半径内に位置する曲面Sの裏側（Z-側）の局所領域Lm-を確認し、それにより画成される着目点Qm周りの開放度（即ち、地側に対する見通し立体角又はそれと等価な二回微分値）Ψｍ-を求め(図４の処理P3)、面領域Smの沈下度として記憶する。この沈下度Ψｍ-を曲面S全体に渡り諧調表示した画像を処理結果Cとする。この画像Cは、地形の谷側、つまり（曲面Ｓの）凹部をいかにも凹部らしく明瞭に示す。この画像Cが前記画像Aの単純な反転にならない点に留意する必要がある。
【００３８】
次に、上記面領域Smに関し、その浮上度Ψｍ＋と沈下度Ψｍ-とを合目的的に（つまり、尾根と谷のどちらを重視するかに従い）定めた配分割合ｗ＋：ｗ−（ｗ＋＋ｗ−＝０）で重み付け合成（ｗ＋Ψｍ＋＋ｗ−Ψｍ-）することにより、前記所定半径内に位置する曲面Sの表裏の局所領域Lm（Lm+，Lm-）が着目点Qm周りにもたらす立体的効果を求め(図４の処理P４)、面領域Smの浮沈度Ψｍとして記憶する。この浮沈度Ψｍを曲面S全体に渡り諧調表示した画像を処理結果Ｂとする。この画像Ｂは、（曲面Ｓの）の凸部を凸部らしくまた凹部を凹部らしく明瞭に示すことにより、地形の尾根と谷とを際立たせ、視覚的立体感を増強する。なお、画像Ｂは、上記合成の重み付けがｗ＋＝−ｗ−＝１になっている。
【００３９】
ここで、上記面領域Smに関し、その最大傾斜度（又はそれと等価な一回微分値）Ｇｍを、直接的に又は最小二乗法を介し間接的に求め（図４の処理Ｐ６）、上記面領域Smの斜度Ｇｍとして記憶する。この斜度Ｇｍを曲面S全体に渡り赤系統の色Ｒで色調表示した画像（の無彩色表示画像）を処理結果Ｄとする。この画像Ｄも、地形（つまり曲面Ｓ）の立体感を視覚的に醸成する効果を持つ。
【００４０】
次に、三次元座標空間８０をその関連情報（Ψｍ、Gm,R）と共に、二次元面９０に写像（図４の処理P5）することにより、前記座標点Qmの列を連結する面Sの分割領域Smに対応する二次元面９０上の領域９０ｍに、前記斜度GmのR色調表示を行うとともに、そのR色調の明度について、前記浮沈度Ψｍに対応する諧調表示を行う。この画像（の無彩色表示画像）を処理結果Fとする。この画像Fは、地形（つまり曲面Ｓ）に視覚的立体感が付与されている。
【００４１】
画像Eは、前記画像Dの情報（つまり斜度Gmを示すR色調）と画像Aに対応する浮沈度（つまり浮上度Ψｍ＋）の情報とを処理ファイル６５で二次元面９０に写像（処理P5）した結果を示し、尾根部が強調されている。
【００４２】
画像Gは、前記画像Dの情報（斜度Gmを示すR色調）と画像Cに対応する浮沈度（つまり沈下度Ψｍ-）の情報とを処理ファイル６５で二次元面９０に写像（処理P5）した結果を示し、谷部が強調されている。
【００４３】
さらに、前記座標点Qnの列のうち、前記ベクトル７０場のベクトルＶｎの成分から抽出される属性（本実施形態では海抜高度ｚｎ）が等値な座標点Ｑｎを連結した属性等値線（本実施形態では地形の等高線及び外形線）Eaを求めて、これを記憶し、必要に応じ、出力ないしは表示する（図４の処理Ｐ７）。図４にその表示処理結果Ｉを示す。この結果Ｉも、地形（つまり曲面Ｓ）の立体形状の把握に寄与する。
【００４４】
また、前記二次元面９０上に、前記三次元座標空間８０をその関連情報（Ψｍ、Gm,R）と共に写像ないしは出力表示するとともに、上記属性等値線Eaを写像ないしは出力表示する（図４の処理P８）。その表示画像（の無彩色表示画像）を処理結果Ｈとする。この画像Ｈも、地形（つまり曲面Ｓ）に視覚的立体感が付与されている。
【００４５】
つまり、ベクトル場70を三次元の座標空間８０に写像して対応する座標点列Qmを得る第１の手段と、
前記座標点列を連結する面Sの局所領域Lm+での浮上度Ψｍ+を求める第２の手段と、
前記座標点列を連結する面Sの局所領域Lm-での沈下度Ψｍ-を求める第３の手段と、
前記浮上度と前記沈下度とを重み付け合成して前記座標点列を連結する面Sの局所領域Lmでの浮沈度Ψｍを求める第４の手段と、
前記座標空間８０を二次元面９０に写像し、前記座標点列を連結する面Sの分割領域Smに対応する二次元面９０上の領域９０ｍに前記浮沈度に対応する諧調表示を行う第５の手段と、を備えている。
【００４６】
さらに、前記座標点列を連結する面Sの斜度Gm分布を求める第6の手段を備え、
前記第5の手段は、前記二次元面９０上に前記斜度分布を赤色系の色Rで色調表示し、その明度に関し、前記諧調表示を行う。
【００４７】
さらに、前記座標点列のうち前記ベクトル７０場での属性が等値な座標点を連結して属性等値線Eaを得る第７の手段と、
前記諧調表示がなされた二次元面９０上に前記属性等値線Eaを写像する第8の手段とを備える。
【００４８】
次に、より具体的に説明する。
【００４９】
パラメータ計算部８及び立体赤色マップ作成部２０は、開度という概念を用いている。開度は当該地点が周囲に比べて地上に突き出ている程度及び地下に食い込んでいる程度を数量化したものである。つまり、地上開度は、図５に示すように、着目する標本地点から距離Ｌの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Ｌの範囲における地下の広さを表している。
【００５０】
開度は距離Ｌと周辺地形に依存している。図６は９種の基本地形についての地上開度及び地下開度を、方位毎の地上角及び地下角の８角形グラフで示したものである。一般に地上開度は周囲から高く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窪地や谷底では小さい。逆に地下開度は地下に低く食い込んでいる地点ほど大きくなり、窪地や谷底では大きな値をとり山頂や尾根では小さい。実際には、距離Ｌの範囲内でも種々の基本地形が混在しているために、地上角及び地下角の８角形グラフは変形され開度も種々の値をとることが多い。
【００５１】
前述のように DφL 及び DψL がＬに対して非増加特性をもっていることから、ΦL 及びΨL もまたＬに対して非増加特性を持っている。
【００５２】
また、開度図は計算距離の指定によって、地形規模に適合した情報抽出が可能であり、方向性及び局所ノイズに依存しない表示が可能である。
【００５３】
つまり、尾根線及び谷線の抽出に優れており、豊富な地形・地質情報が判読できるものであり、図７に示すように、一定範囲のＤＥＭデータ上（地表面：立体：図７の（ａ））において、設定した当該地点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Ｂを結ぶ直線Ｌ１と、水平線とがなす角度ベクトルθｉを求める。
【００５４】
この角度ベクトルの求め方を８方向に渡って実施し、これらを平均化したものを地上開度θｉと称し、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７の（ｂ））を裏返した反転ＤＥＭデータ（図７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ψｉと称している。
【００５５】
すなわち、地上開度データ作成部（図示せず）は、着目点から一定距離までの範囲に含まれるＤＥＭデータ上において、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７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方向に対して行う。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） また、地下開度データ作成部１０は、反転ＤＥＭデータの着目点から一定距離までの範囲において、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の傾斜の最大値（図７の（ａ）の地表面の立体図において鉛直方向からＬ２を見たときには最小値）を求める。このような処理を８方向に対して行う。
【００５６】
図７の（ａ）の地表面の立体図において鉛直方向からＬ２を見たときの角度ψｉは、平坦なら９０度、尾根や山頂では９０度以下、谷底や窪地では９０度以上である。
【００５７】
つまり、地上開度と地下開度は、図８に示すように、２つの基本地点Ａ（ｉA，ｊA，ＨA）とＢ（ｉB，ｊB，ＨB）を考える。標本間隔が１ｍであることからＡとＢの距離は
P = {(iA − iB)2 + (jA − jB)2}1/2 …(1)
となる。
【００５８】
図８（ａ）は標高０ｍを基準として、標本地点のＡとＢの関係を示したものである。標本地点Ａの標本地点Ｂに対する仰角θは
θ＝ｔａｎ-1｛（ＨB −ＨA ）／Ｐ
で与えられる。θの符号は（１）ＨA＜ＨB の場合には正となり、（２）ＨA＞ＨB の場合には負となる。
【００５９】
着目する標本地点から方位Ｄ距離Ｌの範囲内にある標本地点の集合を DＳL と記述して
、これを「着目する標本地点のＤ−Ｌ集合」を呼ぶことにする。ここで、
DβL ：着目する標本地点の DＳL の各要素に対する仰角のうちの最大値
DδL ：着目する標本地点の DＳL の各要素に対する仰角のうちの最小値
として（図７の（ｂ）参照）、次の定義をおこなう。
【００６０】
定義１：着目する標本地点のＤ−Ｌ集合の地上角及び地下角とは、各々
DφL ＝９０− DβL
及び
DψL ＝９０＋ DδL
を意味するものとする。
【００６１】
DφL は着目する標本地点から距離Ｌ以内で方位Ｄの空を見ることができる天頂角の最大値を意味している。一般に言われる地平線角とはＬを無限大にした場合の地上角に相当している。また、DψL は着目する標本地点から距離Ｌ以内で方位Ｄの地中を見ることができる天底角の最大値を意味している。Ｌを増大させると、 DＳL に属する標本地点の数は増加することから、DβL に対して非減少特性を持ち、逆に DδL は非増加特性を持つ。したがって DφL 及び Dψ1 .は共にＬに対して非増加特性を持つことになる。
【００６２】
測量学における高角度とは、着目する標本地点を通過する水平面を基準にして定義される概念であり、θとは厳密には一致しない。また地上角及び地下角を厳密に議論しようとすれば、地球の曲率も考慮しなければならず、定義１は必ずしも正確な記述ではない。定義１はあくまでもＤＥＭを用いて地形解析をおこなうことを前提として定義された概念である。
【００６３】
地上角及び地下角は指定された方位Ｄについての概念であったが、これを拡張したものとして、次の定義を導入する。
【００６４】
定義II：着目する標本地点の距離Ｌの地上開度及び地下開度とは、各々
ΦL＝（0φL＋45φL＋90φL＋135φL＋180φL＋225φL＋270φL＋315φL）／８
及び
ΨL＝（０ψL＋45ψL＋90ψL＋135ψL＋180ψL＋225ψL＋270ψL＋315ψL）／８
を意味するものとする。
【００６５】
地上開度は着目する標本地点から距離Ｌの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Ｌの範囲における地下の広さを表している（図５参照）。
【００６６】
また、パラメータ計算部８及び立体赤色マップ作成部２０は、具体的には図９に示すように構成されている。パラメータ計算部８（メモリは省略して説明する）は、傾斜算出部９と、地上開度データ作成部１０と、地下開度データ作成部１１を備えている。
【００６７】
立体赤色マップ作成部２０は、凸部強調画像作成部２０ａと、凹部強調画像作成部２０ｃと、斜度強調部２０ａと、第１の合成部２０ｄと、第２の合成部２０ｅ等を備えている。
【００６８】
凸部強調画像作成部２０ａ及び凹部強調画像作成部２０ｃ並びに第１の合成部２０ｄの詳細接続構成図を図１０に示す。また、斜度強調画像作成部２０ａと第１の合成部２０ｄと第２の合成部２０ｅとの詳細接続構成図を図１１に示す。
【００６９】
傾斜算出部９はＤＥＭデータを正方形にメッシュ化し、このメッシュ上の着目点と隣接する正方形の面の平均傾斜を求める。隣接する正方形は４通り存在しており、いずれか一つを着目正方形とする。そして、この着目正方形の４隅の高度と平均傾斜とを求める。平均傾斜は最小二乗法を用いて４点から近似した面の傾きである。
【００７０】
また、凸部強調画像作成部２０ｂは、図１２（ａ）に示すように、尾根、谷底を明るさで表現するための第１のグレイスケールを備え、地上開度（着目点からＬの範囲を８方向見たときの、平均角度：高いところにいるかを判定するための指標）が求められる毎に、この地上開度θｉの値に対応する明るさ（明度）を算出する。
【００７１】
例えば、地上開度の値が４０度から１２０度程度の範囲に収まる場合は、５０度から１１０度を第１のグレイスケールに対応させ、２５５諧調（０〜２５５）に割り当てる。つまり、尾根の部分（凸部）の部分ほど地上開度の値が大きいので、色が白くなる。
【００７２】
そして、図１０に示すように、凸部強調画像作成部２０ｂの凸部強調用色割当処理２０ｂａが地上開度画像データＤａを読み、着目点（座標）を有するメッシュ領域（ＤＥＭデータの同じＺ値を繋いだ等高線を正方形でメッシュ化し（例えば１ｍ）、このメッシュの４隅のいずれかの点を着目点としている場合）に、第１のグレイスケールに基づく色データを割り付け、これを地上開度ファイル２０ｂｃに保存（地上開度画像データＤｐａ）する。次に、諧調補部２０ｂａがこの地上開度画像データＤｐａの色諧調を反転させた地上開度レイヤーＤｐをファイルｂｆに保存する（このとき、ＲＧＢ表色系に変換（ＲＧＢ変換部２０ｂｅ）して保存するのが好ましい）。つまり、尾根が白くなるように調整した地上開度レイヤーＤｐを得ている。
【００７３】
凹部強調画像作成部２０ｃは、図１２（ｂ）に示すように、谷底、尾根を明るさで表現するための第２のグレイスケールを備え、地下開度データ作成部１０が地下開度ψｉ（着目点から８方向の平均）を求める毎に、この地上開度ψｉの値に対応する明るさを算出する。
【００７４】
例えば、地下開度の値が４０度から１２０度程度の範囲に収まる場合は、５０度から１１０度を第２のグレイスケールに対応させ、２５５諧調に割り当てる。
【００７５】
つまり、谷底の部分（凹部）の部分ほど地下開度の値が大きいので、色が黒くなることに
なる。
【００７６】
そして、図１０に示すように、凹部強調画像作成部２０ｅの凹部強調用色割当処理２０ｅａは、地下開度画像データＤｂを読み、着目点（座標）を有するメッシュ領域（ＤＥＭデータの同じＺ値を繋いだ等高線を正方形でメッシュ化し（例えば１ｍ）、このメッシュの４隅のいずれかの点を着目点としている場合）に、第２のグレイスケールに基づく色データを割り付け、これを地下開度ファイル２０ｃｃに保存する。次に、色反転化処理２０ｅｃが地下開度画像データＤｂを反転化してＲＧＢ表色系に変換（ＲＧＢ変換部２０ｃｆ）して、これを地下開度レイヤーＤｑと称してファイル２０ｃｇに保存する。
【００７７】
色が黒くなり過ぎた場合は、トーンカーブを補正した度合いの色にする。
【００７８】
斜度強調部９は、図１２（ｃ）に示すように、傾斜の度合いを明るさで表現するに応じたで表現するための第３のグレイスケールを備え、傾斜算出部９が傾斜度（着目点から４方向の平均）を求める毎に、この傾斜度の値に対応する第３のグレイスケールの明るさ（明度）を算出する。
【００７９】
例えば、斜度αｉの値が０度から７０度程度の範囲に収まる場合は、０度から５０度を第３のグレイスケールに対応させ、２５５諧調に割り当てる。つまり、０度が白、５０度以上が黒。傾斜αｉの大きい地点ほど色が黒くなる。
【００８０】
そして、図１０に示すように、斜度強調画像作成部２０ａの斜度強調用色割当処理２０ａａは、地下開度画像データＤｂと地上開度画像データＤａとの差画像を斜度画像Ｄｒａとしてファイル２０ａｂに保存する。
【００８１】
このとき、着目点（座標）を有するメッシュ領域（ＤＥＭデータの同じＺ値を繋いだ等高線を正方形でメッシュ化し（例えば１ｍ）、このメッシュの４隅のいずれかの点を着目点としている場合）に、第３のグレイスケールに基づく色データを割り付ける。次に、赤色処理がＲＧＢカラーモード機能でＲを強調する。つまり、傾斜が大きいほど赤が強調された傾斜強調画像Ｄｒ（ｓｌｏｐｅ画像とも称する）をファイル２０ａｅに得る。
【００８２】
第１の合成部２０ｄは、地上開度レイヤーＤｐ（ＯｐｅｎＵ画像とも称する）と地下開度レイヤーＤｑ（Ｏｐｅｎｌ画像とも称する）とを乗算して合成した合成画像Ｄｈ（Ｄｈ＝Ｄｐ＋Ｄ1 ）を得る。このとき、谷の部分が潰れないように両方のバランスを調整する。
【００８３】
前述の「乗算」というのは、フォトショップ（photoshop）上のレイヤーモードの用語で、数値処理上はＯＲ演算となる。
【表１】
【００８４】
このバランス調整は、地上開度と地下開度の値の配分は、ある地点を地点を中心として一定の半径（Ｌ／２）の地表面を切り取る。
【００８５】
空全体が一様な明るさの場合に地表面から見上げる空の広さが地面の明るさを与える。
【００８６】
つまり、地上開度が明るさとなる。しかし、光が回り込むことまで考えると、地下開度の値も考慮するべきである。
【００８７】
この両者の比をどのようにするべきかで、地形の尾根の部分を強調したり、任意に変化させることができる。谷の中の地形を強調したいときはｂの値を大きくする。
【００８８】
明るさの指標＝ａ×地上開度−ｂ×地下開度
但し、ａ＋ｂ＝１
すなわち、図１３に示すように、地上開度レイヤーＤｐ（尾根を白強調）と地下開度レイヤーＤｑ（底を黒く強調）と乗算合成した灰色の諧調表現の合成画像を得る（Ｄｈ＝Ｄ
ｐ＋Ｄ1 ）。
【００８９】
一方、第２の合成部は図１３に示すように、ファイルの傾斜強調画像Ｄｒと第１の合成部で合成して得た合成画像Ｄｈと合成した尾根が赤色で強調された立体赤色化画像Ｋｉを得る。
【００９０】
すなわち、図１３に示すように、地上開度レイヤーＤｐ（尾根を白強調）と地下開度レイヤーＤｑ（底を黒く強調）と乗算合成した灰色の諧調表現の合成画像Ｄｈを得ると共に、斜度画像Ｄｒａに対して傾斜が多きほど赤が強調された傾斜強調画像Ｄｒを得る。そして、この傾斜強調画像Ｄｒと合成画像Ｄｈとを合成してＫｉを得る。
【００９１】
以上のように、本実施形態によれば、ＤＥＭ（Digital Elavation Model）データをもとに、傾斜、地上開度、地下開度の３つのパラメータを求め、平面分布をグレイスケール画像として保存。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いれて、擬似カラー画像を作成することによって、尾根や山頂部分が白っぽく、谷や窪地が黒っぽく表現し、傾斜が急な部分ほど赤く表現する。
【００９２】
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が生成できる。このため、一目で凹凸の高低の度合い及び傾斜の度合いを把握させることができる。
【００９３】
（スペクトラム算出部の説明）
図１４は斜度、地上開度、地下開度の各スペクトラムの説明図である。
【００９４】
傾斜スペクトラム算出部５２は、パラメータ計算部８の傾斜算出部９によってメモリ９ａに記憶された傾斜強調画像Ｄｒのスペクトラム分布（斜度スペクトラムともいう）を算出して、これをメモリ５２に記憶する。
【００９５】
傾斜強調画像Ｄｒの斜度スペクトラムは、斜度（０°〜９０°）を横軸、画素の頻度（ｎ）を縦軸にとったヒストグラムで示すと図１４（ａ）に示すようになる。図１４（ａ）に示すように、斜度αｉは、実質的には０°〜５０°で分布している。
【００９６】
地上開度算出部５３は、パラメータ計算部８の地上開度算出部１１によってメモリ１０ａに記憶された地上開度強調画像Ｄｐのスペクトラム分布（地上開度スペクトラムともいう）を算出して、これをメモリ５４に記憶する。
【００９７】
地上開度スペクトラムは、開度（０°〜１８０°）を横軸、画素の頻度（ｎ）を縦軸にとった地上開度ヒストグラムで示すと図１４（ｂ）に示すようになる。図１４（ｂ）に示すように、地下開度θｉは、実質的には０°〜９０°で分布（中央が９０°：９０°〜１３０°側が急激）している。
【００９８】
地下開度算出部５１は、パラメータ計算部８の地下開度算出部１１によってメモリ１１ａに記憶された地下開度強調画像Ｄｑのスペクトラム分布（地下開度スペクトラムともいう）を算出して、これをメモリ５３に記憶する。
【００９９】
地下開度スペクトラムは、地下開度（０°〜１８０°）を横軸、画素の頻度（ｎ）を縦軸にとった地上開度ヒストグラムで示すと図１４（ｃ）に示すようになる。図１４（ｃ）に示すように、地下開度φｉは、実質的には５０°〜１３０°で分布（中央が９０°：５０°〜９０°側が急激）している。
【０１００】
（画像階調部の説明）
傾斜画像階調補正部２２は、急斜面ほど暗くなるように階調補正する。つまり、入力側（横軸）を斜度０°〜斜度５０°とし、出力側を０（黒）〜２５５（白）とし、斜度αｉが５０°であるときは「０」を斜度αｉが０°の場合は、最大値２５５に変換する直線的な変換を行う（図１５参照）。具体的にはルックアップテーブルによって行う。
【０１０１】
これによって、得られる斜度のヒストグラムを図１６（ａ）に示す。
【０１０２】
地上開度画像階調補正部２１は、尾根すじが明るくなるように階調を補正する。つまり、入力側（横軸）を地上開度５０°〜地上開度１３０°とし、出力側を０（黒）〜２５５（白）とし、地上開度θｉが５０°であるときは「０」を、地上開度θｉが１３０°の場合は、最大値２５５に変換する直線的な変換を行う（図１５参照）。但し、地上開度θｉが９０°の場合は、「１２０」となるようにする。具体的にはルックアップテーブルで行う。すなわち、図１５に示すように、変換直線の中心が（９０°、１２０）を通るようにしている。これによって、得られる地上のヒストグラムを図１６（ｂ）に示す。
【０１０３】
地下開度画像階調補正部２３は、谷すじが暗くなるように階調を補正する。つまり、入力側（横軸）を地下開度５０°〜地下開度１３０°とし、出力側を０（黒）〜２５５（白）とし、地下開度αｉが５０°であるときは「２５５」を、地下開度αｉが１３０°の場合は、「０」に変換する直線的な変換を行う（図１５参照）。但し、地下開度αｉが９０°の場合は、出力側を「１２０」となるようにする。具体的にはルックアップテーブルで行う。これによって、得られる地下開度のヒストグラムを図１６（ｃ）に示す。
【０１０４】
すなわち、階調変換部によって地上開度と、地下開度との関係を散布図で示すと図１７に示すようになる。図１７は横軸に地上開度（５０°〜１３０°）を、縦軸に地下開°（５０°〜１３０°）をプロットしたものである。この散布図は、（９０°、９０°）を中心にしている。散布図は直線に近くなるほと青が多く、離れるにしたがって黄色が多くなり、さらに離れるに従って赤が多い。
【０１０５】
そして、プロット点の色は、同一着目点の傾斜量に対応した色を示している。図１７から地上開度と、地下開度との間には反比例関係があることが分る。この関係は、距離が短くなるほど強くなる。尾根部では地上開度が大きく、地下開度が小さく、谷部では地上開度が小さく地下開度が大きい。
【０１０６】
プロット点の色から地上開度と地下開度との合計値と傾斜との間に、弱い比例関係があることが分る。
【０１０７】
（チャンネル化部）
Ｌ＊チャンネル化部１７は、傾斜画像階調補正部２２で斜度（０°→５０°）が色値（２５５→０）に変換される毎に、これをＬ＊チャンネルに割りあてる。
【０１０８】
ａ＊チャンネル化部２７は、地上開度画像階調補正部２１で地上開度θｉ（５０°→１３０°）が色値（０→２５５）に変換される毎に、これをａ＊チャンネルに割りあてる。
【０１０９】
ｂ＊チャンネル化部１９は、地下開度φｉ（５０°→１３０°）が色値（２５５→０）に変換される毎に、これをｂ＊チャンネルに割りあてる。
【０１１０】
Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像作成部２０は、Ｌ＊チャンネル化部１７のＬ＊データと、ａ＊チャンネル化部２７のａ＊データと、ｂ＊チャンネル化部１９のｂ＊データとをＬ＊ａ＊ｂ＊空間に定義して（図１５参照）、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像Ｌｉをファイル４１に得る（図１８参照）。
【０１１１】
（その他）
補正部２９は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像ＬｉはＲＧＢ空間に定義して立体赤色マップＫｉと合成して用いるが、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像Ｌｉは、ＲＧＢ空間よりも色空間が広いので、レベル補正でおおよその色調整を行った後で、トーカーブを使用して細部を調整する。
【０１１２】
例えば、０°〜５０°の斜度を０°〜３０°又は０°〜７０°に変更して再度色値を割りあてる。また、地上開度（５０°〜１３０°）、地下開度（５０°〜１３０°）を６０°〜１２０°又は７０°〜１１０°に変更して、再度色値を割りあてる。この補正部２９によって得られた画像（Ｌａｂ調整後画像）を図１９に示す。
【０１１３】
ＸＹＺ表色系変換部３５は、Ｌａｂ調整後画像をＸＹＺ表色系に変換する（ＸＹＺ表色系の色空間メモリに定義）する（ＸＹＺ表色系のＬａｂ画像）。
【０１１４】
ＲＧＢ表色系変換部２３は、ＸＹＺ表色系のＬａｂ画像をＲＧＢ表色系に変換する（ＲＧＢ空間メモリに定義）する（ＲＧＢレイヤーのｌａｂ画像）。このＲＧＢレイヤーのＬａｂ画像はファイル４２に記憶される。
【０１１５】
合成部２４は、ＲＧＢレイヤーのＬａｂ画像をファイル４０に記憶されている立体赤色マップＫｉに重ねる。この画像を赤色・Ｌａｂ合成画像ＫＬｉと称し、ファイル４３に記憶する。
【０１１６】
微調補正部２５は、赤色・Ｌａｂ合成画像ＫＬｉのコントラスト等を調整する。この画像を図２０に示す。
【０１１７】
すなわち、図２０に示すように、赤色立体地図と重ねあわせ合成することによって、暗くなりすぎた谷の表現をシアンがかった色に調整改善している。このため、谷が暗くて見にくいということはない。
【０１１８】
＜実施の形態２＞
実施の形態２は水系を強調する方法である。
【０１１９】
図２１は実施の形態２の概略構成図である。図２１に示すように、水系調整部４５を備えている。この水系調整部４５は、地下開度のヒストグラムの明るい側を飛ばして、暗い側だけの画像となるように調整する。これにより、地下開度の高い部分（谷部分や周囲に対し相対的に低い部分）が抽出される。この画像を図２２に示す。
【０１２０】
そして、実施の形態１と同様にＬａｂカラー画像を生成して、これを立体赤色マップと重ねる。この画像を図２３に示す。
【０１２１】
＜その他の実施形態）
なお、赤色立体地図は、等高線図等と異なり、高さの概念がなく、あくまで凹凸を表現している。このため、対象範囲内の標高差が大きい場合には全体的な起状感がたりなくなる場合がある。赤色立体地図を大地形を表現した場合、開度の考慮範囲を表現した地形のスケールに応じて大きくすることで実現できる（つまり、１ｋｍ程度の範囲の地形起伏を見たければ開度の範囲を１０００ｍにする）。
【０１２２】
しかし、実際には開度の計算では、着目個所の周囲に存在する微地形に規制され、１ｋｍ先まで計算されることはあまりない。
【０１２３】
例えば、１ｍＤＥＭに対し、１ｋｍといった開度の範囲を設定すると、谷や尾根部分で開度の値が飽和してしまい、谷が暗くなりすぎたり、尾根が明るくなりすぎたりしてしまう。
【０１２４】
これを、解決するには、計算対象のＤＥＭの解像度を下げ（地形の解像度を下げ）、計算を行う。
【０１２５】
これによって、大地系を考慮した計算が可能となる（図２４参照）。
【０１２６】
図２５に１ｍＤＥＭと、４ｍＤＥＭの比較を示す。４ｍＤＥＭの方がより全体的ない起伏感が強い。
【０１２７】
なお、上記実施の形態では、地形の立体画像を生成することを説明したが、図２６〜図４９に示すようにゴルフ場のグリーンの凹凸を表現させてもよい。
【０１２８】
また、上記実施の形態の手法は、金星の地形や火星の地形に適用できる。さらに、電子顕微鏡で測定された凹凸の可視化にも適用できる。また、ゲーム機器に適用すれば、めがねをかけなくとも立体感が得られる。
【符号の説明】
【０１２９】
６ ＤＥＭデータ作成部
７ ＤＥＭ読込間隔設定部
８ パラメータ計算部
２０ 立体赤色マップ作成部
２２ 傾斜画像階調補正部
２３ 地上開度画像階調補正部
２１ 地下開度画像階調補正部
２６ Ｌ＊チャンネル化部２６
２５ ｂ＊チャンネル化部２５
２７ ａ＊チャンネル化部
２８ Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像化部
３５ ＸＹＺ表色系変換部
５２ 傾斜スペクトラム算出部
５１ 地下開度スペクトラム算出部
５３ 地上開度スペクトラム算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元座標で表された大量のデジタル画像データに基づく凹凸の高低及び傾斜を、色調で表現することにより視覚的に立体感を付与可能な立体画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤色立体地図（特許文献１：特許第４２７２１４６号）は、大地形も表現可能な地上開度と地下開度から「尾根谷度」を求め、これを明度に比例させた画像に、微地形である斜面の傾斜を赤の彩度に割り当てて合成する方法である。図５０の斜度図と図５１の尾根谷度図を合成し赤色立体地図を作成した（図５２）。
【０００３】
赤色立体地図には、北西南東方向に併走する断層崖や水蒸気爆発の火口がわかりやすく立体的に表現されている。特に破壊された国道２３０号線を横断する地溝もわかりやすい。Ａ地点付近にあるクレーターも明瞭である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２７２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、火口の底が深いほど暗く表現されているために、場所によっては火口底の地形がほとんど判読できないことがある。
【０００６】
この画像を作成するために使用した、赤色立体地図の色を決定するためのダイヤグラムを図１４に示す。傾斜の最大値と尾根谷度の最大値と最小値は、作成する地域の特性に合わせて変化させるのだが、尾根地形が多ければ明るく、谷地形が多い場合は暗くなるという点は避けられない。
【０００７】
つまり、急斜面が多い山に適用してみると、急斜面が多いために赤黒くなりすぎる問題があった。
【０００８】
以下に赤色立体地図の問題点を列挙する。
【０００９】
（１）谷が暗くなりすぎる。尾根谷度を明度に直接割り当てているので、深い谷は非常に暗く表現されてしまい、結果として立体感が膨張されすぎ、境界が不明瞭である。
【００１０】
（２）水系が追跡しにくい。谷筋が暗いためか、たどりにくいことがある。
【００１１】
本発明は以上の課題を鑑みてなされたもので、より立体感を出せ、水系を容易にたどれる視覚化立体地図を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、所定範囲の標高値が付与された三次元のデジタルデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から生成したＤＥＭデータに着目点を順次定義して、該着目点毎の地上開度及び地下開度並びに斜度を一定範囲にわたって求めた地上開度データ群、地下開度データ群、斜度データ群を得る手段と、
前記地上開度の値の大きさほどに明るい色を割りあてた地上開度画像（Ｄｐ）、前記地下開度の値の大きさほどに暗い色を割りあてた地下開度画像（Ｄｑ）、前記斜度データ毎に、その傾斜度の値が大きいほどに赤が強調された色を割り付けた傾斜強調画像（Ｄｒ）を得る手段と、
地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）と傾斜強調画像（Ｄｒ）とを重ね合わせた第１の合成画像（Ｋｉ）を得る手段と、
前記地上開度画像（Ｄｐ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にａ＊チャンネルに割りあてたａデータを得る手段と、
前記地下開度画像（Ｄｑ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にｂ＊チャンネルに割りあてたｂデータを得る手段と、
前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にＬ＊チャンネルに割りあてＬデータを得る手段と、
前記ａデータと、ｂデータ及び前記Ｌデータとが得られる毎に、これらのデータをＬ＊ａ＊ｂ＊空間に定義していくことで前記地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）と傾斜強調画像（Ｄｒ）のＬａｂ画像データ（Ｌｉ）を得る手段と
前記Ｌａｂ画像（Ｌｉ）と前記第１の合成画像（Ｋｉ）とを合成した第２の合成画像（ＫＬｉ）を生成する手段と
を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、より違和感無く立体感を出せると共に水系を容易にたどれるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第1の実施の形態に係る立体画像生成装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係わるレーザ計測の説明図である。
【図３】本発明で得られる画像の特徴を説明する説明図である。
【図４】立体赤色マップ生成の過程の説明図である。
【図５】地上開度及び地下開度の原理説明図である。
【図６】地上開度及び地下開度の主要パターン説明図である。
【図７】地上開度及び地下開度の立体的説明図である。
【図８】地上開度及び地下開度の標本地点及び距離の説明図である。
【図９】パラメータ計算部及び立体赤色マップ作成部の概略構成図である。
【図１０】凸部強調画像生成部、凹部強調画像生成部、及び第１の合成部の概略構成図である。
【図１１】斜度強調画像作成部及び第２の合成部の概略構成図である。
【図１２】グレイスケースの割当て説明図である。
【図１３】傾斜赤色化立体画像の生成過程説明図である。
【図１４】地上開度画像、地下開度画像、傾斜強調画像の周波数分布の説明図である。
【図１５】本実施の形態のＬａｂカラー式画像の生成過程の説明図である。
【図１６】本実施の形態の階調補正部によって得られる各画像のスペクトラムの説明図である。
【図１７】本実施の形態の地下開度画像、地上開度画像及び傾斜画像の色の散布図である。
【図１８】Ｌａｂ画像の説明図である。
【図１９】Ｌａｂ画像の色調調整結果の画像の説明図である。
【図２０】Ｌａｂ画像の完成図である。
【図２１】実施の形態２の立体画像生成装置の概略構成図である。
【図２２】水系抽出の画像を説明する説明図である。
【図２３】水系抽出の画像と適用前の比較図である。
【図２４】ＤＥＭ間隔の変更を説明する説明図である。
【図２５】１ｍＤＥＭと４ｍＤＥＭとの比較図である。
【図２６】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｄｅｐｔｈ ｍａｐ）。
【図２７】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｚｅｂｒａ ｍａｐ）。
【図２８】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｃｏｌｏｒ Ｌｅｖｅｌ ｓｌｉｃｅ）。
【図２９】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ ｍａｐ）。
【図３０】グリーンに提供した場合の説明図である（ｓｈａｄｏｗ）。
【図３１】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｖａｔｉｃａｌ ｓｈａｄｏｗ）。
【図３２】グリーンに提供した場合の説明図である（ｓｈａｄｏｗ＋ＣＬＳ）。
【図３３】グリーンに提供した場合の説明図である（dip）。
【図３４】グリーンに提供した場合の説明図である（ｃｏｌｏｒｅｄ ｄｉｐ）。
【図３５】グリーンに提供した場合の説明図である（ｄｉｐ＋ＣＬＳ）。
【図３６】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｄ Ｒｅｌｉｆ Ｉｍａｇｅ Ｍａｐ）。
【図３７】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｄ Ｒｅｌｉｆ Ｉｍａｇｅ Ｍａｐ）。
【図３８】グリーンに提供した場合の説明図である（赤色立体地図による詳細表示）。
【図３９】グリーンに提供した場合の説明図である（ＰＲＩＭ＊ＣＬＳ）。
【図４０】グリーンに提供した場合の説明図である（ＰＲＩＭ＋ＣＬＳ）。
【図４１】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｌａ＊ｂ＊ ｃｏｌｏｒ ｍｅｔｈｏｄ）。
【図４２】グリーンに提供した場合の説明図である（ＰＲＩＭ＋Ｌａ＊ｂ＊）。
【図４３】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｏｐｅｎｅｓｓ）。
【図４４】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｏｐｅｎｅｓｓ）。
【図４５】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｉｄｇｅ ｖａｌｌｅｙ ｖａｌｕｅ）。
【図４６】グリーンに提供した場合の説明図である（ｂｙ Ｓｐｙｇｌａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）。
【図４７】グリーンに提供した場合の説明図である（ＰＲＩＭ＋Ｚｅｂｒａ）。
【図４８】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ＋ｄｉｐ）。
【図４９】グリーンに提供した場合の説明図である（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ＋ｓｈａｄｅ）。
【図５０】背景技術を説明する説明図である。
【図５１】背景技術を説明する説明図である。
【図５２】背景技術を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に具体例を説明する。
【００１６】
図１に、本実施形態に係る立体画像作成装置４の概略構成を示す。図１に示すように、本実施形態の立体画像作成装置４は、以下に説明するコンピュータ機能を備えている。また、この立体画像作成装置４には、各種データベースが接続される。
【００１７】
データベース１には、レーザデータＲｉが保存される。このレーザデータ（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ：レーザデータによる座標であることを示すためにＲを付加）は、図２に示すように対象地域上空（デジタルカメラ撮影範囲が好ましい）を水平飛行する航空機により、下方にレーザ光を発射し、往復に要した時間と、航空機の位置、姿勢、発射角度から計算（コンピュータ）によって、地表面のｘ、ｙ、ｚを求めて保存している。前述の飛行位置の把握にはＧＰＳ（図示せず）、姿勢の把握にはＩＭＵを用いる。
【００１８】
レーザ発射器（図示せずＺ）は、例えば毎秒３３０００回発射することが可能であり、８０ｃ
ｍに１点の密度で標高点（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ）の取得が可能である。
【００１９】
１回のレーザ発射について複数の反射パルスが測定された場合には、最終反射のデータを採用して保存する。
【００２０】
また、受信したレーザデータの分布傾向を検討し、周辺よりもスパイク状が高い点は、通過できなかった樹木のレーザデータと認定して取り除き、さらに樹木以外に家屋や、自動車、橋等のレーザデータも取り除く。従ってデータベース１には、地表面のレーザデータＲｉのみが保存される。
【００２１】
データベース２には、少なくともデジタルカメラ撮影範囲の等高線地図Ｈｉ（２万５０００分の１：等高線に番号を付している）を格納する。また、この等高線図の特徴点の座標（Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚ：等高線図データ）を付加している。
【００２２】
また、データベース３にはステレオマッチングデータＭｉを保存している。このステレオマッチングデータＭｉは、同じエリアを撮影した２枚の航空写真から立体画像を生成する。例えば、２枚の写真の内で既知の建物の面を抽出し、この建物の面にＺ値を与えて立体化（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）し、これを基準として他の地物にＺ値を与えて行く。
【００２３】
（各部の説明）
また、図１に示すように、立体画像作成装置は、ＤＥＭデータ作成部６と、ＤＥＭ読込間隔設定部７と、パラメータ計算部８と、立体赤色マップ作成部２０と、傾斜画像階調補正部２２と、地上開度画像階調補正部２３と、地下開度画像階調補正部２１と、Ｌ＊チャンネル化部２６と、ｂ＊チャンネル化部２５と、ａ＊チャンネル化部２７と、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像化部２８と、階調補正部２９と、ＸＹＺ表色系変換部３５と、ＲＧＢ表色系変換部３１と、合成部３２と、微調補正部３３、傾斜スペクトラム算出部５２と、地下開度スペクトラム算出部５１と、地上開度スペクトラム算出部５３等を備えて、図３の（ａ）に示すように、画像を地下開度が高い谷や窪地をシアン色に、地上開度の大きい尾根や頂上を赤色に調整する。地上開度も小さい谷斜面等は緑色を呈している。
【００２４】
この地上開度−地下開度調整画像を、従来の赤色立体地図である図３（ｂ）と重ねあわせ合成することによって、暗くなりすぎた谷の表現をシアンがかった色に調整改善して、谷が暗くて見にくいという問題点を改善した図３（ｃ）の画像（ＫＬｉ）を得る。暗いシアン色は、深いという感覚をもたらすようである。
【００２５】
ＤＥＭデータ作成部６は、データベース１のレーザデータＲｉを読み込み（１ｍ又は４ｍ）、それぞれの同じ標高値を結んだ等高線図を生成し、この等高線図に対してＴＩＮを作成して地面を復元する。そして、ＴＩＮと各格子点の交わる点の高さを求めＤＥＭデータ（ＤＥＭ：Ｄｉ
ｇｉｔａｌ Ｅｌａｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）を作成する。
【００２６】
また、ＤＥＭデータ作成部６は、データベース２に保存されている等高線地図Ｈｉを読み、等高線同士を結んだＴＩＮを生成し、これを前述のＤＥＭデータにコンバートしてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態で用いるＤＥＭデータについて説明する。例えば、「数値地図５０ｍメッシュ（標高）」は１／２５，０００地形図の縦・横を各々２００等分したメッシュ（メッシュ間隔は緯線方向が２．２５秒、経線方向が１．５０秒となっている）の中心の標高を１ｍ又は４ｍ刻みで読み出して２次元配列とする。
【００２８】
ＤＥＭ読込間隔設定部７は、ＤＥＭデータ作成部６に対しての読み込み間隔（１ｍ又は４ｍ）を設定する。
【００２９】
次に、パラメータ計算部８及び立体赤色マップ作成部２０について説明する。
【００３０】
パラメータ計算部８及び立体赤色マップ作成部２０は、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いれて、擬似カラー画像を作成することにより、尾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（以下立体赤色化マップともいう）を生成する。
【００３１】
つまり、等高線の間をメッシュ化し、それぞれの隣のメッシュとの差すなわち傾斜は赤の色調で表現し、周辺に比べて高いか低いかはグレイスケールで表現する。これは浮沈度Ψｍに相当し、本実施形態では、尾根谷度と呼ばれ、より明るいほうが周辺に比べて高く（尾根的）、より暗いほうが周辺に比べて低い（谷的）ことを示唆し、その明暗を乗算合成することにより立体感が生じようにしている。
【００３２】
図４を用いて説明を補充する。
【００３３】
処理対象となるベクトル場７０（ＤＥＭ）を格納する。このベクトル場７０は、実質的に3種以上の情報を抽出可能な１つ以上の成分を有する情報ベクトルの有限集合（総数N個）であればよく、本実施形態の各ベクトルは、富士山地表面の微小な有限分割領域を代表する着目点に関し、その経度情報及び緯度情報を参照テーブルで確認可能な識別（Id）番号と、隣接する着目点又は三角基準点に対する高度差とを含む2成分ベクトルである。
【００３４】
次に、ｎ番目(n=1〜N)に処理した2成分ベクトルＶｎの識別番号Idｎと高度差とから、その経度ｘｎ、緯度ｙｎ、及び海抜高度ｚｎを算出し、その値を仮想的な三次元（３Ｄ）のＸ−Ｙ−Ｚ直交座標空間80内の対応する座標点Ｑｎ＝｛Ｘｎ＝ｘｎ、Ｙｎ＝ｙｎ、Ｚｎ＝ｚｎ｝に対応付けることにより、つまり、座標点Ｑｎに対応した記憶領域にベクトルＶｎの識別番号Idｎを格納することにより、ベクトルＶｎを座標空間80に写像し、これを総数N個のベクトルについて行うことにより、ベクトル場７０を座標空間80に写像する（図４の処理P1）。
【００３５】
更に、座標空間80内の総数N個又はそれ未満の適宜な個数のId付き座標点の列｛Qn：ｎ≦Ｎ｝を必要な滑らかさで連結する曲面Ｓを最小二乗法等で求めて、これを総数Ｍ個｛Ｍ≦Ｎ｝の微小な面領域｛Ｓｍ：ｍ≦Ｍ｝に分割し、それぞれ着目点Qmを定め、関連情報を格納する。
【００３６】
各面領域Smに関し、その着目点Qmから所定半径内に位置する曲面Sの表側（Z+側）の局所領域Lm+を確認し、それにより画成される着目点Qm周りの開放度（即ち、天側に対する見通し立体角又はそれと等価な二回微分値）Ψｍ＋を求め(図４の処理P2)、面領域Smの浮上度として記憶する。この浮上度Ψｍ＋を曲面S全体に渡り諧調表示した画像を処理結果Aとする。この画像Aは、地形の尾根側、つまり（曲面Ｓの）凸部をいかにも凸部らしく明瞭に示す。
【００３７】
上記面領域Smに関し、その着目点Qmから上記所定半径内に位置する曲面Sの裏側（Z-側）の局所領域Lm-を確認し、それにより画成される着目点Qm周りの開放度（即ち、地側に対する見通し立体角又はそれと等価な二回微分値）Ψｍ-を求め(図４の処理P3)、面領域Smの沈下度として記憶する。この沈下度Ψｍ-を曲面S全体に渡り諧調表示した画像を処理結果Cとする。この画像Cは、地形の谷側、つまり（曲面Ｓの）凹部をいかにも凹部らしく明瞭に示す。この画像Cが前記画像Aの単純な反転にならない点に留意する必要がある。
【００３８】
次に、上記面領域Smに関し、その浮上度Ψｍ＋と沈下度Ψｍ-とを合目的的に（つまり、尾根と谷のどちらを重視するかに従い）定めた配分割合ｗ＋：ｗ−（ｗ＋＋ｗ−＝０）で重み付け合成（ｗ＋Ψｍ＋＋ｗ−Ψｍ-）することにより、前記所定半径内に位置する曲面Sの表裏の局所領域Lm（Lm+，Lm-）が着目点Qm周りにもたらす立体的効果を求め(図４の処理P４)、面領域Smの浮沈度Ψｍとして記憶する。この浮沈度Ψｍを曲面S全体に渡り諧調表示した画像を処理結果Ｂとする。この画像Ｂは、（曲面Ｓの）の凸部を凸部らしくまた凹部を凹部らしく明瞭に示すことにより、地形の尾根と谷とを際立たせ、視覚的立体感を増強する。なお、画像Ｂは、上記合成の重み付けがｗ＋＝−ｗ−＝１になっている。
【００３９】
ここで、上記面領域Smに関し、その最大傾斜度（又はそれと等価な一回微分値）Ｇｍを、直接的に又は最小二乗法を介し間接的に求め（図４の処理Ｐ６）、上記面領域Smの斜度Ｇｍとして記憶する。この斜度Ｇｍを曲面S全体に渡り赤系統の色Ｒで色調表示した画像（の無彩色表示画像）を処理結果Ｄとする。この画像Ｄも、地形（つまり曲面Ｓ）の立体感を視覚的に醸成する効果を持つ。
【００４０】
次に、三次元座標空間８０をその関連情報（Ψｍ、Gm,R）と共に、二次元面９０に写像（図４の処理P5）することにより、前記座標点Qmの列を連結する面Sの分割領域Smに対応する二次元面９０上の領域９０ｍに、前記斜度GmのR色調表示を行うとともに、そのR色調の明度について、前記浮沈度Ψｍに対応する諧調表示を行う。この画像（の無彩色表示画像）を処理結果Fとする。この画像Fは、地形（つまり曲面Ｓ）に視覚的立体感が付与されている。
【００４１】
画像Eは、前記画像Dの情報（つまり斜度Gmを示すR色調）と画像Aに対応する浮沈度（つまり浮上度Ψｍ＋）の情報とを処理ファイル６５で二次元面９０に写像（処理P5）した結果を示し、尾根部が強調されている。
【００４２】
画像Gは、前記画像Dの情報（斜度Gmを示すR色調）と画像Cに対応する浮沈度（つまり沈下度Ψｍ-）の情報とを処理ファイル６５で二次元面９０に写像（処理P5）した結果を示し、谷部が強調されている。
【００４３】
さらに、前記座標点Qnの列のうち、前記ベクトル７０場のベクトルＶｎの成分から抽出される属性（本実施形態では海抜高度ｚｎ）が等値な座標点Ｑｎを連結した属性等値線（本実施形態では地形の等高線及び外形線）Eaを求めて、これを記憶し、必要に応じ、出力ないしは表示する（図４の処理Ｐ７）。図４にその表示処理結果Ｉを示す。この結果Ｉも、地形（つまり曲面Ｓ）の立体形状の把握に寄与する。
【００４４】
また、前記二次元面９０上に、前記三次元座標空間８０をその関連情報（Ψｍ、Gm,R）と共に写像ないしは出力表示するとともに、上記属性等値線Eaを写像ないしは出力表示する（図４の処理P８）。その表示画像（の無彩色表示画像）を処理結果Ｈとする。この画像Ｈも、地形（つまり曲面Ｓ）に視覚的立体感が付与されている。
【００４５】
つまり、ベクトル場70を三次元の座標空間８０に写像して対応する座標点列Qmを得る第１の手段と、
前記座標点列を連結する面Sの局所領域Lm+での浮上度Ψｍ+を求める第２の手段と、
前記座標点列を連結する面Sの局所領域Lm-での沈下度Ψｍ-を求める第３の手段と、
前記浮上度と前記沈下度とを重み付け合成して前記座標点列を連結する面Sの局所領域Lmでの浮沈度Ψｍを求める第４の手段と、
前記座標空間８０を二次元面９０に写像し、前記座標点列を連結する面Sの分割領域Smに対応する二次元面９０上の領域９０ｍに前記浮沈度に対応する諧調表示を行う第５の手段と、を備えている。
【００４６】
さらに、前記座標点列を連結する面Sの斜度Gm分布を求める第6の手段を備え、
前記第5の手段は、前記二次元面９０上に前記斜度分布を赤色系の色Rで色調表示し、その明度に関し、前記諧調表示を行う。
【００４７】
さらに、前記座標点列のうち前記ベクトル７０場での属性が等値な座標点を連結して属性等値線Eaを得る第７の手段と、
前記諧調表示がなされた二次元面９０上に前記属性等値線Eaを写像する第8の手段とを備える。
【００４８】
次に、より具体的に説明する。
【００４９】
パラメータ計算部８及び立体赤色マップ作成部２０は、開度という概念を用いている。開度は当該地点が周囲に比べて地上に突き出ている程度及び地下に食い込んでいる程度を数量化したものである。つまり、地上開度は、図５に示すように、着目する標本地点から距離Ｌの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Ｌの範囲における地下の広さを表している。
【００５０】
開度は距離Ｌと周辺地形に依存している。図６は９種の基本地形についての地上開度及び地下開度を、方位毎の地上角及び地下角の８角形グラフで示したものである。一般に地上開度は周囲から高く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窪地や谷底では小さい。逆に地下開度は地下に低く食い込んでいる地点ほど大きくなり、窪地や谷底では大きな値をとり山頂や尾根では小さい。実際には、距離Ｌの範囲内でも種々の基本地形が混在しているために、地上角及び地下角の８角形グラフは変形され開度も種々の値をとることが多い。
【００５１】
前述のように DφL 及び DψL がＬに対して非増加特性をもっていることから、ΦL 及びΨL もまたＬに対して非増加特性を持っている。
【００５２】
また、開度図は計算距離の指定によって、地形規模に適合した情報抽出が可能であり、方向性及び局所ノイズに依存しない表示が可能である。
【００５３】
つまり、尾根線及び谷線の抽出に優れており、豊富な地形・地質情報が判読できるものであり、図７に示すように、一定範囲のＤＥＭデータ上（地表面：立体：図７の（ａ））において、設定した当該地点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Ｂを結ぶ直線Ｌ１と、水平線とがなす角度ベクトルθｉを求める。
【００５４】
この角度ベクトルの求め方を８方向に渡って実施し、これらを平均化したものを地上開度θｉと称し、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７の（ｂ））を裏返した反転ＤＥＭデータ（図７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ψｉと称している。
【００５５】
すなわち、地上開度データ作成部（図示せず）は、着目点から一定距離までの範囲に含まれるＤＥＭデータ上において、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７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方向に対して行う。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） また、地下開度データ作成部１０は、反転ＤＥＭデータの着目点から一定距離までの範囲において、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の傾斜の最大値（図７の（ａ）の地表面の立体図において鉛直方向からＬ２を見たときには最小値）を求める。このような処理を８方向に対して行う。
【００５６】
図７の（ａ）の地表面の立体図において鉛直方向からＬ２を見たときの角度ψｉは、平坦なら９０度、尾根や山頂では９０度以下、谷底や窪地では９０度以上である。
【００５７】
つまり、地上開度と地下開度は、図８に示すように、２つの基本地点Ａ（ｉA，ｊA，ＨA）とＢ（ｉB，ｊB，ＨB）を考える。標本間隔が１ｍであることからＡとＢの距離は
P = {(iA − iB)2 + (jA − jB)2}1/2 …(1)
となる。
【００５８】
図８（ａ）は標高０ｍを基準として、標本地点のＡとＢの関係を示したものである。標本地点Ａの標本地点Ｂに対する仰角θは
θ＝ｔａｎ-1｛（ＨB −ＨA ）／Ｐ
で与えられる。θの符号は（１）ＨA＜ＨB の場合には正となり、（２）ＨA＞ＨB の場合には負となる。
【００５９】
着目する標本地点から方位Ｄ距離Ｌの範囲内にある標本地点の集合を DＳL と記述して
、これを「着目する標本地点のＤ−Ｌ集合」を呼ぶことにする。ここで、
DβL ：着目する標本地点の DＳL の各要素に対する仰角のうちの最大値
DδL ：着目する標本地点の DＳL の各要素に対する仰角のうちの最小値
として（図７の（ｂ）参照）、次の定義をおこなう。
【００６０】
定義１：着目する標本地点のＤ−Ｌ集合の地上角及び地下角とは、各々
DφL ＝９０− DβL
及び
DψL ＝９０＋ DδL
を意味するものとする。
【００６１】
DφL は着目する標本地点から距離Ｌ以内で方位Ｄの空を見ることができる天頂角の最大値を意味している。一般に言われる地平線角とはＬを無限大にした場合の地上角に相当している。また、DψL は着目する標本地点から距離Ｌ以内で方位Ｄの地中を見ることができる天底角の最大値を意味している。Ｌを増大させると、 DＳL に属する標本地点の数は増加することから、DβL に対して非減少特性を持ち、逆に DδL は非増加特性を持つ。したがって DφL 及び Dψ1 .は共にＬに対して非増加特性を持つことになる。
【００６２】
測量学における高角度とは、着目する標本地点を通過する水平面を基準にして定義される概念であり、θとは厳密には一致しない。また地上角及び地下角を厳密に議論しようとすれば、地球の曲率も考慮しなければならず、定義１は必ずしも正確な記述ではない。定義１はあくまでもＤＥＭを用いて地形解析をおこなうことを前提として定義された概念である。
【００６３】
地上角及び地下角は指定された方位Ｄについての概念であったが、これを拡張したものとして、次の定義を導入する。
【００６４】
定義II：着目する標本地点の距離Ｌの地上開度及び地下開度とは、各々
ΦL＝（0φL＋45φL＋90φL＋135φL＋180φL＋225φL＋270φL＋315φL）／８
及び
ΨL＝（０ψL＋45ψL＋90ψL＋135ψL＋180ψL＋225ψL＋270ψL＋315ψL）／８
を意味するものとする。
【００６５】
地上開度は着目する標本地点から距離Ｌの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Ｌの範囲における地下の広さを表している（図５参照）。
【００６６】
また、パラメータ計算部８及び立体赤色マップ作成部２０は、具体的には図９に示すように構成されている。パラメータ計算部８（メモリは省略して説明する）は、傾斜算出部９と、地上開度データ作成部１０と、地下開度データ作成部１１を備えている。
【００６７】
立体赤色マップ作成部２０は、凸部強調画像作成部２０ａと、凹部強調画像作成部２０ｃと、斜度強調部２０ａと、第１の合成部２０ｄと、第２の合成部２０ｅ等を備えている。
【００６８】
凸部強調画像作成部２０ａ及び凹部強調画像作成部２０ｃ並びに第１の合成部２０ｄの詳細接続構成図を図１０に示す。また、斜度強調画像作成部２０ａと第１の合成部２０ｄと第２の合成部２０ｅとの詳細接続構成図を図１１に示す。
【００６９】
傾斜算出部９はＤＥＭデータを正方形にメッシュ化し、このメッシュ上の着目点と隣接する正方形の面の平均傾斜を求める。隣接する正方形は４通り存在しており、いずれか一つを着目正方形とする。そして、この着目正方形の４隅の高度と平均傾斜とを求める。平均傾斜は最小二乗法を用いて４点から近似した面の傾きである。
【００７０】
また、凸部強調画像作成部２０ｂは、図１２（ａ）に示すように、尾根、谷底を明るさで表現するための第１のグレイスケールを備え、地上開度（着目点からＬの範囲を８方向見たときの、平均角度：高いところにいるかを判定するための指標）が求められる毎に、この地上開度θｉの値に対応する明るさ（明度）を算出する。
【００７１】
例えば、地上開度の値が４０度から１２０度程度の範囲に収まる場合は、５０度から１１０度を第１のグレイスケールに対応させ、２５５諧調（０〜２５５）に割り当てる。つまり、尾根の部分（凸部）の部分ほど地上開度の値が大きいので、色が白くなる。
【００７２】
そして、図１０に示すように、凸部強調画像作成部２０ｂの凸部強調用色割当処理２０ｂａが地上開度画像データＤａを読み、着目点（座標）を有するメッシュ領域（ＤＥＭデータの同じＺ値を繋いだ等高線を正方形でメッシュ化し（例えば１ｍ）、このメッシュの４隅のいずれかの点を着目点としている場合）に、第１のグレイスケールに基づく色データを割り付け、これを地上開度ファイル２０ｂｃに保存（地上開度画像データＤｐａ）する。次に、諧調補部２０ｂａがこの地上開度画像データＤｐａの色諧調を反転させた地上開度レイヤーＤｐをファイルｂｆに保存する（このとき、ＲＧＢ表色系に変換（ＲＧＢ変換部２０ｂｅ）して保存するのが好ましい）。つまり、尾根が白くなるように調整した地上開度レイヤーＤｐを得ている。
【００７３】
凹部強調画像作成部２０ｃは、図１２（ｂ）に示すように、谷底、尾根を明るさで表現するための第２のグレイスケールを備え、地下開度データ作成部１０が地下開度ψｉ（着目点から８方向の平均）を求める毎に、この地上開度ψｉの値に対応する明るさを算出する。
【００７４】
例えば、地下開度の値が４０度から１２０度程度の範囲に収まる場合は、５０度から１１０度を第２のグレイスケールに対応させ、２５５諧調に割り当てる。
【００７５】
つまり、谷底の部分（凹部）の部分ほど地下開度の値が大きいので、色が黒くなることに
なる。
【００７６】
そして、図１０に示すように、凹部強調画像作成部２０ｅの凹部強調用色割当処理２０ｅａは、地下開度画像データＤｂを読み、着目点（座標）を有するメッシュ領域（ＤＥＭデータの同じＺ値を繋いだ等高線を正方形でメッシュ化し（例えば１ｍ）、このメッシュの４隅のいずれかの点を着目点としている場合）に、第２のグレイスケールに基づく色データを割り付け、これを地下開度ファイル２０ｃｃに保存する。次に、色反転化処理２０ｅｃが地下開度画像データＤｂを反転化してＲＧＢ表色系に変換（ＲＧＢ変換部２０ｃｆ）して、これを地下開度レイヤーＤｑと称してファイル２０ｃｇに保存する。
【００７７】
色が黒くなり過ぎた場合は、トーンカーブを補正した度合いの色にする。
【００７８】
斜度強調部９は、図１２（ｃ）に示すように、傾斜の度合いを明るさで表現するに応じたで表現するための第３のグレイスケールを備え、傾斜算出部９が傾斜度（着目点から４方向の平均）を求める毎に、この傾斜度の値に対応する第３のグレイスケールの明るさ（明度）を算出する。
【００７９】
例えば、斜度αｉの値が０度から７０度程度の範囲に収まる場合は、０度から５０度を第３のグレイスケールに対応させ、２５５諧調に割り当てる。つまり、０度が白、５０度以上が黒。傾斜αｉの大きい地点ほど色が黒くなる。
【００８０】
そして、図１０に示すように、斜度強調画像作成部２０ａの斜度強調用色割当処理２０ａａは、地下開度画像データＤｂと地上開度画像データＤａとの差画像を斜度画像Ｄｒａとしてファイル２０ａｂに保存する。
【００８１】
このとき、着目点（座標）を有するメッシュ領域（ＤＥＭデータの同じＺ値を繋いだ等高線を正方形でメッシュ化し（例えば１ｍ）、このメッシュの４隅のいずれかの点を着目点としている場合）に、第３のグレイスケールに基づく色データを割り付ける。次に、赤色処理がＲＧＢカラーモード機能でＲを強調する。つまり、傾斜が大きいほど赤が強調された傾斜強調画像Ｄｒ（ｓｌｏｐｅ画像とも称する）をファイル２０ａｅに得る。
【００８２】
第１の合成部２０ｄは、地上開度レイヤーＤｐ（ＯｐｅｎＵ画像とも称する）と地下開度レイヤーＤｑ（Ｏｐｅｎｌ画像とも称する）とを乗算して合成した合成画像Ｄｈ（Ｄｈ＝Ｄｐ＋Ｄ1 ）を得る。このとき、谷の部分が潰れないように両方のバランスを調整する。
【００８３】
前述の「乗算」というのは、フォトショップ（photoshop）上のレイヤーモードの用語で、数値処理上はＯＲ演算となる。
【表１】
【００８４】
このバランス調整は、地上開度と地下開度の値の配分は、ある地点を地点を中心として一定の半径（Ｌ／２）の地表面を切り取る。
【００８５】
空全体が一様な明るさの場合に地表面から見上げる空の広さが地面の明るさを与える。
【００８６】
つまり、地上開度が明るさとなる。しかし、光が回り込むことまで考えると、地下開度の値も考慮するべきである。
【００８７】
この両者の比をどのようにするべきかで、地形の尾根の部分を強調したり、任意に変化させることができる。谷の中の地形を強調したいときはｂの値を大きくする。
【００８８】
明るさの指標＝ａ×地上開度−ｂ×地下開度
但し、ａ＋ｂ＝１
すなわち、図１３に示すように、地上開度レイヤーＤｐ（尾根を白強調）と地下開度レイヤーＤｑ（底を黒く強調）と乗算合成した灰色の諧調表現の合成画像を得る（Ｄｈ＝Ｄ
ｐ＋Ｄ1 ）。
【００８９】
一方、第２の合成部は図１３に示すように、ファイルの傾斜強調画像Ｄｒと第１の合成部で合成して得た合成画像Ｄｈと合成した尾根が赤色で強調された立体赤色化画像Ｋｉを得る。
【００９０】
すなわち、図１３に示すように、地上開度レイヤーＤｐ（尾根を白強調）と地下開度レイヤーＤｑ（底を黒く強調）と乗算合成した灰色の諧調表現の合成画像Ｄｈを得ると共に、斜度画像Ｄｒａに対して傾斜が多きほど赤が強調された傾斜強調画像Ｄｒを得る。そして、この傾斜強調画像Ｄｒと合成画像Ｄｈとを合成してＫｉを得る。
【００９１】
以上のように、本実施形態によれば、ＤＥＭ（Digital Elavation Model）データをもとに、傾斜、地上開度、地下開度の３つのパラメータを求め、平面分布をグレイスケール画像として保存。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いれて、擬似カラー画像を作成することによって、尾根や山頂部分が白っぽく、谷や窪地が黒っぽく表現し、傾斜が急な部分ほど赤く表現する。
【００９２】
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が生成できる。このため、一目で凹凸の高低の度合い及び傾斜の度合いを把握させることができる。
【００９３】
（スペクトラム算出部の説明）
図１４は斜度、地上開度、地下開度の各スペクトラムの説明図である。
【００９４】
傾斜スペクトラム算出部５２は、パラメータ計算部８の傾斜算出部９によってメモリ９ａに記憶された傾斜強調画像Ｄｒのスペクトラム分布（斜度スペクトラムともいう）を算出して、これをメモリ５２に記憶する。
【００９５】
傾斜強調画像Ｄｒの斜度スペクトラムは、斜度（０°〜９０°）を横軸、画素の頻度（ｎ）を縦軸にとったヒストグラムで示すと図１４（ａ）に示すようになる。図１４（ａ）に示すように、斜度αｉは、実質的には０°〜５０°で分布している。
【００９６】
地上開度算出部５３は、パラメータ計算部８の地上開度算出部１１によってメモリ１０ａに記憶された地上開度強調画像Ｄｐのスペクトラム分布（地上開度スペクトラムともいう）を算出して、これをメモリ５４に記憶する。
【００９７】
地上開度スペクトラムは、開度（０°〜１８０°）を横軸、画素の頻度（ｎ）を縦軸にとった地上開度ヒストグラムで示すと図１４（ｂ）に示すようになる。図１４（ｂ）に示すように、地下開度θｉは、実質的には０°〜９０°で分布（中央が９０°：９０°〜１３０°側が急激）している。
【００９８】
地下開度算出部５１は、パラメータ計算部８の地下開度算出部１１によってメモリ１１ａに記憶された地下開度強調画像Ｄｑのスペクトラム分布（地下開度スペクトラムともいう）を算出して、これをメモリ５３に記憶する。
【００９９】
地下開度スペクトラムは、地下開度（０°〜１８０°）を横軸、画素の頻度（ｎ）を縦軸にとった地上開度ヒストグラムで示すと図１４（ｃ）に示すようになる。図１４（ｃ）に示すように、地下開度φｉは、実質的には５０°〜１３０°で分布（中央が９０°：５０°〜９０°側が急激）している。
【０１００】
（画像階調部の説明）
傾斜画像階調補正部２２は、急斜面ほど暗くなるように階調補正する。つまり、入力側（横軸）を斜度０°〜斜度５０°とし、出力側を０（黒）〜２５５（白）とし、斜度αｉが５０°であるときは「０」を斜度αｉが０°の場合は、最大値２５５に変換する直線的な変換を行う（図１５参照）。具体的にはルックアップテーブルによって行う。
【０１０１】
これによって、得られる斜度のヒストグラムを図１６（ａ）に示す。
【０１０２】
地上開度画像階調補正部２１は、尾根すじが明るくなるように階調を補正する。つまり、入力側（横軸）を地上開度５０°〜地上開度１３０°とし、出力側を０（黒）〜２５５（白）とし、地上開度θｉが５０°であるときは「０」を、地上開度θｉが１３０°の場合は、最大値２５５に変換する直線的な変換を行う（図１５参照）。但し、地上開度θｉが９０°の場合は、「１２０」となるようにする。具体的にはルックアップテーブルで行う。すなわち、図１５に示すように、変換直線の中心が（９０°、１２０）を通るようにしている。これによって、得られる地上のヒストグラムを図１６（ｂ）に示す。
【０１０３】
地下開度画像階調補正部２３は、谷すじが暗くなるように階調を補正する。つまり、入力側（横軸）を地下開度５０°〜地下開度１３０°とし、出力側を０（黒）〜２５５（白）とし、地下開度αｉが５０°であるときは「２５５」を、地下開度αｉが１３０°の場合は、「０」に変換する直線的な変換を行う（図１５参照）。但し、地下開度αｉが９０°の場合は、出力側を「１２０」となるようにする。具体的にはルックアップテーブルで行う。これによって、得られる地下開度のヒストグラムを図１６（ｃ）に示す。
【０１０４】
すなわち、階調変換部によって地上開度と、地下開度との関係を散布図で示すと図１７に示すようになる。図１７は横軸に地上開度（５０°〜１３０°）を、縦軸に地下開°（５０°〜１３０°）をプロットしたものである。この散布図は、（９０°、９０°）を中心にしている。散布図は直線に近くなるほと青が多く、離れるにしたがって黄色が多くなり、さらに離れるに従って赤が多い。
【０１０５】
そして、プロット点の色は、同一着目点の傾斜量に対応した色を示している。図１７から地上開度と、地下開度との間には反比例関係があることが分る。この関係は、距離が短くなるほど強くなる。尾根部では地上開度が大きく、地下開度が小さく、谷部では地上開度が小さく地下開度が大きい。
【０１０６】
プロット点の色から地上開度と地下開度との合計値と傾斜との間に、弱い比例関係があることが分る。
【０１０７】
（チャンネル化部）
Ｌ＊チャンネル化部１７は、傾斜画像階調補正部２２で斜度（０°→５０°）が色値（２５５→０）に変換される毎に、これをＬ＊チャンネルに割りあてる。
【０１０８】
ａ＊チャンネル化部２７は、地上開度画像階調補正部２１で地上開度θｉ（５０°→１３０°）が色値（０→２５５）に変換される毎に、これをａ＊チャンネルに割りあてる。
【０１０９】
ｂ＊チャンネル化部１９は、地下開度φｉ（５０°→１３０°）が色値（２５５→０）に変換される毎に、これをｂ＊チャンネルに割りあてる。
【０１１０】
Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像作成部２０は、Ｌ＊チャンネル化部１７のＬ＊データと、ａ＊チャンネル化部２７のａ＊データと、ｂ＊チャンネル化部１９のｂ＊データとをＬ＊ａ＊ｂ＊空間に定義して（図１５参照）、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像Ｌｉをファイル４１に得る（図１８参照）。
【０１１１】
（その他）
補正部２９は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像ＬｉはＲＧＢ空間に定義して立体赤色マップＫｉと合成して用いるが、Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像Ｌｉは、ＲＧＢ空間よりも色空間が広いので、レベル補正でおおよその色調整を行った後で、トーカーブを使用して細部を調整する。
【０１１２】
例えば、０°〜５０°の斜度を０°〜３０°又は０°〜７０°に変更して再度色値を割りあてる。また、地上開度（５０°〜１３０°）、地下開度（５０°〜１３０°）を６０°〜１２０°又は７０°〜１１０°に変更して、再度色値を割りあてる。この補正部２９によって得られた画像（Ｌａｂ調整後画像）を図１９に示す。
【０１１３】
ＸＹＺ表色系変換部３５は、Ｌａｂ調整後画像をＸＹＺ表色系に変換する（ＸＹＺ表色系の色空間メモリに定義）する（ＸＹＺ表色系のＬａｂ画像）。
【０１１４】
ＲＧＢ表色系変換部２３は、ＸＹＺ表色系のＬａｂ画像をＲＧＢ表色系に変換する（ＲＧＢ空間メモリに定義）する（ＲＧＢレイヤーのｌａｂ画像）。このＲＧＢレイヤーのＬａｂ画像はファイル４２に記憶される。
【０１１５】
合成部２４は、ＲＧＢレイヤーのＬａｂ画像をファイル４０に記憶されている立体赤色マップＫｉに重ねる。この画像を赤色・Ｌａｂ合成画像ＫＬｉと称し、ファイル４３に記憶する。
【０１１６】
微調補正部２５は、赤色・Ｌａｂ合成画像ＫＬｉのコントラスト等を調整する。この画像を図２０に示す。
【０１１７】
すなわち、図２０に示すように、赤色立体地図と重ねあわせ合成することによって、暗くなりすぎた谷の表現をシアンがかった色に調整改善している。このため、谷が暗くて見にくいということはない。
【０１１８】
＜実施の形態２＞
実施の形態２は水系を強調する方法である。
【０１１９】
図２１は実施の形態２の概略構成図である。図２１に示すように、水系調整部４５を備えている。この水系調整部４５は、地下開度のヒストグラムの明るい側を飛ばして、暗い側だけの画像となるように調整する。これにより、地下開度の高い部分（谷部分や周囲に対し相対的に低い部分）が抽出される。この画像を図２２に示す。
【０１２０】
そして、実施の形態１と同様にＬａｂカラー画像を生成して、これを立体赤色マップと重ねる。この画像を図２３に示す。
【０１２１】
＜その他の実施形態）
なお、赤色立体地図は、等高線図等と異なり、高さの概念がなく、あくまで凹凸を表現している。このため、対象範囲内の標高差が大きい場合には全体的な起状感がたりなくなる場合がある。赤色立体地図を大地形を表現した場合、開度の考慮範囲を表現した地形のスケールに応じて大きくすることで実現できる（つまり、１ｋｍ程度の範囲の地形起伏を見たければ開度の範囲を１０００ｍにする）。
【０１２２】
しかし、実際には開度の計算では、着目個所の周囲に存在する微地形に規制され、１ｋｍ先まで計算されることはあまりない。
【０１２３】
例えば、１ｍＤＥＭに対し、１ｋｍといった開度の範囲を設定すると、谷や尾根部分で開度の値が飽和してしまい、谷が暗くなりすぎたり、尾根が明るくなりすぎたりしてしまう。
【０１２４】
これを、解決するには、計算対象のＤＥＭの解像度を下げ（地形の解像度を下げ）、計算を行う。
【０１２５】
これによって、大地系を考慮した計算が可能となる（図２４参照）。
【０１２６】
図２５に１ｍＤＥＭと、４ｍＤＥＭの比較を示す。４ｍＤＥＭの方がより全体的ない起伏感が強い。
【０１２７】
なお、上記実施の形態では、地形の立体画像を生成することを説明したが、図２６〜図４９に示すようにゴルフ場のグリーンの凹凸を表現させてもよい。
【０１２８】
また、上記実施の形態の手法は、金星の地形や火星の地形に適用できる。さらに、電子顕微鏡で測定された凹凸の可視化にも適用できる。また、ゲーム機器に適用すれば、めがねをかけなくとも立体感が得られる。
【符号の説明】
【０１２９】
６ ＤＥＭデータ作成部
７ ＤＥＭ読込間隔設定部
８ パラメータ計算部
２０ 立体赤色マップ作成部
２２ 傾斜画像階調補正部
２３ 地上開度画像階調補正部
２１ 地下開度画像階調補正部
２６ Ｌ＊チャンネル化部２６
２５ ｂ＊チャンネル化部２５
２７ ａ＊チャンネル化部
２８ Ｌ＊ａ＊ｂ＊カラー式画像化部
３５ ＸＹＺ表色系変換部
５２ 傾斜スペクトラム算出部
５１ 地下開度スペクトラム算出部
５３ 地上開度スペクトラム算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定範囲の標高値が付与された三次元のデジタルデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から生成したＤＥＭデータに着目点を順次定義して、該着目点毎の地上開度及び地下開度並びに斜度を一定範囲にわたって求めた地上開度データ群、地下開度データ群、斜度データ群を得る手段と、
前記地上開度の値の大きさほどに明るい色を割りあてた地上開度画像（Ｄｐ）、前記地下開度の値の大きさほどに暗い色を割りあてた地下開度画像（Ｄｑ）、前記斜度データ毎に、その傾斜度の値が大きいほどに赤が強調された色を割り付けた傾斜強調画像（Ｄｒ）を得る手段と、
地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）と傾斜強調画像（Ｄｒ）とを重ね合わせた第１の合成画像（Ｋｉ）を得る手段と、
前記地上開度画像（Ｄｐ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にａ＊チャンネルに割りあてたａデータを得る手段と、
前記地下開度画像（Ｄｑ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にｂ＊チャンネルに割りあてたｂデータを得る手段と、
前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にＬ＊チャンネルに割りあてＬデータを得る手段と、
前記ａデータと、ｂデータ及び前記Ｌデータとが得られる毎に、これらのデータをＬ＊ａ＊ｂ＊空間に定義していくことで前記地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）と傾斜強調画像（Ｄｒ）のＬａｂ画像データ（Ｌｉ）を得る手段と
前記Ｌａｂ画像（Ｌｉ）と前記第１の合成画像（Ｋｉ）とを合成した第２の合成画像（ＫＬｉ）を生成する手段と
を有することを特徴とする立体画像生成装置。
【請求項２】
前記地上開度画像（Ｄｐ）の各画像データと地上開度との第１の分布情報、前記地下開度画像（Ｄｑ）の各画像データと地下開度との第２の分布情報、前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の各画像データと斜度との第３の分布情報とを求める手段と、
前記第１の分布情報に基づいて実際に画像データが分布している地上開度の範囲と色値とを割りあてた第１の変換テーブルを生成し、前記第２の分布情報に基づいて実際に画像データが分布している地下開度の範囲と色値とを割りあてた第２の変換テーブルを生成し、前記第３の分布情報に基づいて、実際に画像データが分布している斜度の範囲と色値とを割りあてた第３の変換テーブルを生成する手段と、
前記地上開度画像（Ｄｐ）の画像データとこの画像データの地上開度とを読み出す毎に、前記第１の変換テーブルに基づいて地上開度の値が小さいほど暗い色を大きいほど明るい色を割りあてた画像データを、前記地上開度画像（Ｄｐ）の画像データとして前記読み出せる手段と、
前記地下開度画像（Ｄｑ）の画像データとこの画像データの地下開度とを読み出す毎に、前記第２の変換テーブルに基づいて地下開度の値が大きいほど暗い色を小さいほど明るい色を割りあてた画像データを、前記地下開度画像（Ｄｑ）の画像データとして前記読み出せる手段と、
前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の画像データとこの画像データの斜度とを読み出す毎に、前記第３の変換テーブルに基づいて斜度の値が大きいほど暗い色を小さいほど明るい色を割りあてた画像データを、前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の画像データとして前記読み出せる手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の立体画像生成装置。
【請求項３】
前記Ｌａｂが像データ（Ｌｉ）をＸＹＺ表色系に変換し、これをＲＧＢ表色系の色空間に定義して前記第１の合成画像と合成させる手段と
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の立体画像生成装置。
【請求項４】
前記第２の合成画像の階調を補正する補正手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体画像生成装置。
【請求項５】
所定範囲の地表の標高値が付与された三次元のデジタルデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を記憶した第１の記憶手段と、
前記デジタルデータを読み込み、地表面を復元して各格子の高さと座標とを第１のＤＥＭデータとして生成するＤＥＭデ-タ作成部と、
前記第１のＤＥＭデータを連結する地表面の着目点の第１のＤＥＭデ-タから複数方向毎に、一定範囲内までの最大頂点となる第２のＤＥＭデータと水平線とがなす角度ベクトルをそれぞれ求めて平均化した地上開度を求め、この地上開度の値の大きさほどに明るい色を割りあてた地上開度画像（Ｄｐ）を得る地上開度画像作成部と、
前記一定範囲の前記第１のＤＥＭデータ上に空気層を押し当てた立体を裏返した反転ＤＥＭデータの前記着目点の第１のＤＥＭデータから複数方向毎に、一定範囲内までの最大頂点となる第３のＤＥＭデータと水平線とがなす第２の角度ベクトルをそれぞれ求めて平均化して地下開度を求め、この地下開度の値の大きさほどに暗い色を割りあてた地下開度画像（Ｄｑ）を得る地下開度画像作成部と
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体画像生成装置。
【請求項６】
前記第１の合成部は、
前記地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）とを重み付け合成し、この値に応じて階調表現した第１の合成画像（Ｄｈ）を得ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の立体画像生成装置。
【請求項１】
所定範囲の標高値が付与された三次元のデジタルデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から生成したＤＥＭデータに着目点を順次定義して、該着目点毎の地上開度及び地下開度並びに斜度を一定範囲にわたって求めた地上開度データ群、地下開度データ群、斜度データ群を得る手段と、
前記地上開度の値の大きさほどに明るい色を割りあてた地上開度画像（Ｄｐ）、前記地下開度の値の大きさほどに暗い色を割りあてた地下開度画像（Ｄｑ）、前記斜度データ毎に、その傾斜度の値が大きいほどに赤が強調された色を割り付けた傾斜強調画像（Ｄｒ）を得る手段と、
地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）と傾斜強調画像（Ｄｒ）とを重ね合わせた第１の合成画像（Ｋｉ）を得る手段と、
前記地上開度画像（Ｄｐ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にａ＊チャンネルに割りあてたａデータを得る手段と、
前記地下開度画像（Ｄｑ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にｂ＊チャンネルに割りあてたｂデータを得る手段と、
前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の画像データを読み出し、該読み出し毎にＬ＊チャンネルに割りあてＬデータを得る手段と、
前記ａデータと、ｂデータ及び前記Ｌデータとが得られる毎に、これらのデータをＬ＊ａ＊ｂ＊空間に定義していくことで前記地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）と傾斜強調画像（Ｄｒ）のＬａｂ画像データ（Ｌｉ）を得る手段と
前記Ｌａｂ画像（Ｌｉ）と前記第１の合成画像（Ｋｉ）とを合成した第２の合成画像（ＫＬｉ）を生成する手段と
を有することを特徴とする立体画像生成装置。
【請求項２】
前記地上開度画像（Ｄｐ）の各画像データと地上開度との第１の分布情報、前記地下開度画像（Ｄｑ）の各画像データと地下開度との第２の分布情報、前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の各画像データと斜度との第３の分布情報とを求める手段と、
前記第１の分布情報に基づいて実際に画像データが分布している地上開度の範囲と色値とを割りあてた第１の変換テーブルを生成し、前記第２の分布情報に基づいて実際に画像データが分布している地下開度の範囲と色値とを割りあてた第２の変換テーブルを生成し、前記第３の分布情報に基づいて、実際に画像データが分布している斜度の範囲と色値とを割りあてた第３の変換テーブルを生成する手段と、
前記地上開度画像（Ｄｐ）の画像データとこの画像データの地上開度とを読み出す毎に、前記第１の変換テーブルに基づいて地上開度の値が小さいほど暗い色を大きいほど明るい色を割りあてた画像データを、前記地上開度画像（Ｄｐ）の画像データとして前記読み出せる手段と、
前記地下開度画像（Ｄｑ）の画像データとこの画像データの地下開度とを読み出す毎に、前記第２の変換テーブルに基づいて地下開度の値が大きいほど暗い色を小さいほど明るい色を割りあてた画像データを、前記地下開度画像（Ｄｑ）の画像データとして前記読み出せる手段と、
前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の画像データとこの画像データの斜度とを読み出す毎に、前記第３の変換テーブルに基づいて斜度の値が大きいほど暗い色を小さいほど明るい色を割りあてた画像データを、前記傾斜強調画像（Ｄｒ）の画像データとして前記読み出せる手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の立体画像生成装置。
【請求項３】
前記Ｌａｂが像データ（Ｌｉ）をＸＹＺ表色系に変換し、これをＲＧＢ表色系の色空間に定義して前記第１の合成画像と合成させる手段と
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の立体画像生成装置。
【請求項４】
前記第２の合成画像の階調を補正する補正手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体画像生成装置。
【請求項５】
所定範囲の地表の標高値が付与された三次元のデジタルデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を記憶した第１の記憶手段と、
前記デジタルデータを読み込み、地表面を復元して各格子の高さと座標とを第１のＤＥＭデータとして生成するＤＥＭデ-タ作成部と、
前記第１のＤＥＭデータを連結する地表面の着目点の第１のＤＥＭデ-タから複数方向毎に、一定範囲内までの最大頂点となる第２のＤＥＭデータと水平線とがなす角度ベクトルをそれぞれ求めて平均化した地上開度を求め、この地上開度の値の大きさほどに明るい色を割りあてた地上開度画像（Ｄｐ）を得る地上開度画像作成部と、
前記一定範囲の前記第１のＤＥＭデータ上に空気層を押し当てた立体を裏返した反転ＤＥＭデータの前記着目点の第１のＤＥＭデータから複数方向毎に、一定範囲内までの最大頂点となる第３のＤＥＭデータと水平線とがなす第２の角度ベクトルをそれぞれ求めて平均化して地下開度を求め、この地下開度の値の大きさほどに暗い色を割りあてた地下開度画像（Ｄｑ）を得る地下開度画像作成部と
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体画像生成装置。
【請求項６】
前記第１の合成部は、
前記地上開度画像（Ｄｐ）と地下開度画像（Ｄｑ）とを重み付け合成し、この値に応じて階調表現した第１の合成画像（Ｄｈ）を得ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の立体画像生成装置。
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【公開番号】特開２０１１−４８４９５（Ｐ２０１１−４８４９５Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４７２１（Ｐ２００９−１９４７２１）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【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２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（５９１０７４１６１）アジア航測株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
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