JP4331358B2

JP4331358B2 - トリプレット手法による航空写真測量チェック方法

Info

Publication number: JP4331358B2
Application number: JP32690499A
Authority: JP
Inventors: 孝平嶋本; 哲男橋本; 憲介宮田
Original assignee: Asia Air Survey Co Ltd
Current assignee: Asia Air Survey Co Ltd
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JP2001141454A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空写真測量に関するものであり、特に、航空写真測量における計測結果の信頼性を向上させるための航空写真測量チェック方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
山間地域にあるダムの堆砂濁り問題対策として、当該山間地域の土砂の経年変化の推移等を求めることが必要となっている。このような必要に応じて、当該山間地域における土砂崩壊調査を行わなければならないのであるが、このための崩壊地３次元計測手法については、調査対象地域が通常山奥に位置し且つ広域に亘るので、現地での測量および計測等は非常に困難であった。したがって、従来においては、最も最近に撮影した当該山間地域のステレオ航空写真と新規に撮影を行ったステレオ航空写真とによる３次元計測手法が採用されていた。すなわち、この従来の３次元計測手法は、前に撮影したステレオ航空写真から計測した所定の地点の３次元座標と新規に撮影したステレオ航空写真から計測した同地点の３次元座標との差分計算により土砂崩壊による土砂量を算出していくものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の３次元計測手法は、１回のステレオマッチングにより計測結果を出していくものであり、計測結果の信頼性という点では充分なものであると言えなかった。特に、急峻地形では視差差が大きすぎて、ステレオ視は可能であるが計測できなかったり、また、急峻地形で左右航空写真のパターンが異なりステレオ視ができない場合があった。また、崩壊地形ではパターンがフラットで真っ白でステレオ視ができない場合が多かった。
【０００４】
この種の計測手法として利用しうるものとして、本出願人による特公平８−１６９３０号公報に開示されているような、いわゆるＡＵＴＯ−３Ｄ計測手法があるが、このような手法をそのまま適用したのでは、次のような問題が残ってしまう。すなわち、現状のＡＵＴＯ−３Ｄ計測手法では、画像相関法を使用しているが、ステレオパターンがないフラットなパターンの場合は同一点（対応点）でなくともどこでも相関係数が１．０となり、相関係数のみでは良否の判定ができない。換言するならば、現状の手法では、オクルージョンによりステレオ視できない場合でも相関係数０．８〜０．９位で異なるパターンを同一パターンと見做し良好と判定しまっており、したがって、充分に信頼性のおける計測結果を得ることはできなかった。
【０００５】
本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解消しうるような、トリプレット手法による航空写真測量チェック方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、撮影対象領域をカバーする撮影コースにそって所定の撮影ラップ率にて撮影した一連の航空写真に基づいて前記撮影対象領域内の地点の３次元座標値を求めるための航空写真測量チェック方法において、前記一連の航空写真のうちの連続する３枚の航空写真を選択し、該３枚の航空写真のうち左側に位置する航空写真を左写真、右側に位置する航空写真を右写真、該左写真と該右写真との間に位置する航空写真を中央写真とし、各写真のＡＤ変換データを作成し、前記左写真と前記中央写真とに基づく左側モデルによる３次元計測を行い、前記右写真と前記中央写真とに基づく右側モデルによる３次元計測を行い、前記左側モデルによる計測結果と前記右側モデルによる計測結果との間で対応点の比較を行い、該対応点の一致が得られるまで前記左側モデルによる３次元計測および前記右側モデルによる３次元計測をやり直し、前記対応点の一致が見られた対応点写真座標値を用いて前記左写真と前記右写真とに基づく両端モデルによる３次元計測を行うことにより３次元座標値を求めることを特徴とする。
【０００７】
本発明一つの実施の形態によれば、前記対応点の比較は、前記中央写真上に正方メッシュを発生させ、その点を基準に左右の対応点を求めることにより行われる。
【０００８】
本発明の別の実施の形態によれば、前記３枚の航空写真の選択は、前記３次元座標値を求めた後に繰り返し行われ、その選択する写真は、前回の選択時よりも１枚だけ右側にずらしたものとすることにより、前記撮影対象領域全体に亘る３次元座標値を求める。
【０００９】
本発明の一つの実施例によれば、前記所定の撮影ラップ率は、８０％である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態および実施例について、本発明をより詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の航空写真測量チェック方法の全体の手順を示すフローチャートであり、図２は、本発明の航空写真測量チェック方法において使用する左側モデル、右側モデルおよび両端モデルを説明するための図である。
【００１２】
例えば、山間地域における土砂崩壊調査の実施に本発明の航空写真測量チェック方法を適用する場合には、先ず、その調査対象である山間地域を含む撮影対象領域をカバーする撮影コースにそって一連の航空写真を撮影する必要がある。このような航空写真を実際に撮影する前に、対象領域に亘ってすべての部分が撮影されるようにするには、どのような飛行コースでどのような撮影位置および撮影間隔で写真をとっていけばよいかについて、予め撮影計画を立てる必要がある。このため図１のステップ１１に示すように、航空写真撮影シミュレーション計画を立てる。
【００１３】
この航空写真撮影シミュレーション計画は、撮影対象領域に対して、どのような撮影コースで、どのような撮影ラップ率で、どのようなコース撮影開始位置で、航空写真を撮影していけば、投影不可領域を最小限に抑えることができるかを、実際に航空機を飛ばすことなく見つけ出すものである。本出願人は、このための航空写真撮影計画シミュレーション方法について、別の特許出願の明細書および図面において開示している。それによれば、撮影対象領域をカバーする航空写真を撮るための撮影計画をシミュレーションする航空写真撮影計画シミュレーション方法において、前記撮影対象領域を少なくとも含む地形を表す３次元メッシュデータを用意し、撮影縮尺、焦点距離、フィルムサイズ等の撮影条件を表すパラメータと共に、コンピュータに入力し、投影不可領域しきい値を設定し、前記撮影対象領域に対する撮影コースを設定し、該撮影コースにそって撮影ラップ率を設定し、コース撮影開始位置を設定し、コース内撮影位置を設定し、コース内の撮影位置での投影不可領域の数値を算出し、該算出された投影不可領域の数値と前記投影不可領域しきい値とを比較することにより撮影計画の良否を判定する。
【００１４】
次に、ステップ１１において前述したようにして立てた撮影計画に従って、ステップ１２において、撮影対象領域をカバーする撮影コースにそって一連の航空写真を撮影する。通常、土砂崩壊調査の対象となる地域は、急斜面地形を多く含むものであり、オクルージョンにより計測できない部分をできるだけ少なくするため、撮影ラップ率を８０％とし、ステレオ写真の撮影基線長をできるだけ短くする。
【００１５】
こうして撮影した航空写真の写真処理をステップ１３において行い、ステップ１４にて、航空三角測量し、ステップ１５にて、航空三角測量誤差修正する。コンピュータによる計測を可能とするために、こうして得られた一連の航空写真の各画像データに対応するＡＤ変換データを、ステップ１６において作成しておく。
【００１６】
次に、本発明によるトリプレット手法により、撮影した対象領域内の各地点の３次元座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ値）を求めていくのであるが、先ず、ステップ１７において左側モデルによる３次元計測を行い、ステップ１８において右側モデルによる３次元計測を行う。ここで、左側モデルおよび右側モデルにおける３次元計測について、特に、図２を参照して詳述する。
【００１７】
図２は、撮影コースにそって８０％の撮影ラップ率で撮影された一連の航空写真のうちの連続する３枚の航空写真をその順番で並べ示している。図２において、左側の航空写真を左写真１とし、右側の航空写真を右写真３とし、左写真１と右写真３との間の航空写真を中央写真２とする。以下説明する実施例では、左写真１は、撮影コースにそって撮影した航空写真のうちの最初の航空写真、中央写真３は、次に撮影した航空写真、右写真２は、さらに次に撮影した航空写真であるとしている。
【００１８】
左側モデルは、左写真１と中央写真２とからなる一対のステレオ航空写真であり、ステップ１７においては、この左側モデルによる３次元計測を、対応するＡＤ変換データを用いて、前述した、いわゆるＡＵＴＯ−３Ｄ計測手法にしたがって各地点の３次元座標値を求めていくのである。同様に、右側モデルは、中央写真２と右写真３とからなる一対のステレオ航空写真であり、ステップ１８においては、対応するＡＤ変換データを用いて、前述した、いわゆるＡＵＴＯ−３Ｄ計測手法にしたがって各地点の３次元座標値を求めていくのである。
【００１９】
次いで、ステップ１９において対応点の比較を行うのであるが、これは、ステップ１７において求められた３次元座標値と、ステップ１８において求められた３次元座標値とを比べることにより行われる。撮影ラップ率８０％での対応点チェックは、同一地点でチェックする必要があるため、トリプレットの中央写真２上に斜線を付して示すように正方メッシュを発生させ、これらの点を基準に左右の対応点を求めていく手法を採用する。このように、連続する３枚の航空写真を用いて中央写真上で同一地点をダブル計測し、これを地上座標値に換算し両者が同一値に近い場合は、各ＡＵＴＯ−３Ｄ計測手法による３次元計測における対応点のパターンマッチングが正しかったものと判定し、その計測結果を信頼性のおけるデータとして採用することにするのである。
【００２０】
一方、左側モデルによる計測結果と右側モデルによる計測結果が一致せず相当に異なるような場合には、対応点のマッチングミスがあったものとして、ステップ１７およびステップ１８に戻り、左側モデルによる計測および右側モデルによる計測を、対応点を選択し直して再度行う。そして、ステップ１９で再度対応点の比較を行う。こうして、対応点のマッチングが正しく行われたと判断されるまで、このような手順を繰り返す。
【００２１】
ステップ１９において、左側モデルおよび右側モデルによる計測結果が信頼性のあるものであると判定された後、ステップ２０に進み、両端モデルによる３次元座標値の修正手順に入る。ここで、両端モデルとは、図２に示すように、左写真１と右写真３とからなる一対のステレオ航空写真である。
【００２２】
本発明において、ステップ２０において計測結果の修正を行う理由は、次のようである。特に、計測対象領域に急傾斜地形が多く含まれているような場合には、対応点のマッチングは、撮影基線長の短い撮影ラップ率の大きな（８０％）左側モデル、右側モデルにおける方がより信頼性がおけるが、計測すべき３次元座標値のうち地上高さを示すＺ値の計測精度は、撮影基線長の長い撮影ラップ率の小さな（６０％）の両端モデルによる３次元計測の方が高くなると考えられるからである。
【００２３】
ステップ２０においては、両端モデルによる３次元計測を、対応するＡＤ変換データを用いて、前述した、いわゆるＡＵＴＯ−３Ｄ計測手法にしたがって各地点の３次元座標値を求めていくのであるが、この場合における対応点のマッチングは、ステップ１９において信頼性がおけるものとして確認されたものを対応点として選択することにより行う。
【００２４】
最後に、ステップ２１において、各地点の３次元座標値を正しい３次元計測結果として確定していくのであるが、ここでは、この確定は、３次元座標値のうちＸ値およびＹ値は、ステップ１９において対応点のマッチングミスのなかったものとして確認された左側モデルまたは右側モデルによる計測結果を採用し、３次元座標値のうちＺ値としては、ステップ２０において両端モデルによる計測結果を採用するという仕方で行われていく。なお、計測精度面では、両端モデルでの計測結果は、Ｚ値の計測上ではもっとも精度が高いが、左側モデル、右側モデルでの確認計測値が同一でも両端モデルでオクルージョンにより計測できない場合が発生するが、この場合は、撮影ラップ率８０％の左側モデルおよび右側モデルによるそれぞれの測定結果の平均値を採用することとする。
【００２５】
撮影対象領域内のすべての地点の３次元座標値を求めるため、前述したような左写真、中央写真および右写真の３枚で１セットの写真に基づく計測を繰り返していくのであるが、この際に、左写真として選択する写真を、１枚だけ右側にずれた位置のものとしていくのである。
【００２６】
前述した実施例の説明では、撮影ラップ率を８０％としたのであるが、本発明は、このような値に限定されるものでなく、任意の撮影ラップ率を選択するこができ、例えば、非常に険しい急峻地形を多く含むような領域の計測を行いたいような場合には、撮影ラップ率を８０％以上、例えば、９０％とすることも考えられる。
【００２７】
【発明の効果】
航空写真測量による計測結果の信頼性を高めることができ、特に、急峻地形を含む領域の計測結果の信頼性を増すことができる。従って、急峻地形を多く含む領域が調査対象となることの多い土砂崩壊調査等に適用して効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の航空写真測量チェック方法の全体の手順を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図２】本発明の航空写真測量チェック方法において使用する左側モデル、右側モデルおよび両端モデルを説明するための図である。
【符号の説明】
１左写真
２中央写真
３右写真

Claims

撮影対象領域をカバーする撮影コースにそって所定の撮影ラップ率にて撮影した一連の航空写真に基づいて前記撮影対象領域内の地点の３次元座標値を求めるための航空写真測量チェック方法において、前記一連の航空写真のうちの連続する３枚の航空写真を選択し、該３枚の航空写真のうち左側に位置する航空写真を左写真、右側に位置する航空写真を右写真、該左写真と該右写真との間に位置する航空写真を中央写真とし、各写真のＡＤ変換データを作成し、前記左写真と前記中央写真とに基づく左側モデルによる３次元計測を行い、前記右写真と前記中央写真とに基づく右側モデルによる３次元計測を行い、前記左側モデルによる計測結果と前記右側モデルによる計測結果との間で対応点の比較を行い、該対応点の一致が得られるまで前記左側モデルによる３次元計測および前記右側モデルによる３次元計測をやり直し、前記対応点の一致が見られた対応点写真座標値を用いて前記左写真と前記右写真とに基づく両端モデルによる３次元計測を行うことにより３次元座標値を求めることを特徴とする航空写真測量チェック方法。
前記対応点の比較は、前記中央写真上に正方メッシュを発生させ、その点を基準に左右の対応点を求めることにより行われる請求項１記載の航空写真測量チェック方法。
前記３枚の航空写真の選択は、前記３次元座標値を求めた後に繰り返し行われ、その選択する写真は、前回の選択時よりも１枚だけ右側にずらしたものとすることにより、前記撮影対象領域全体に亘る３次元座標値を求める請求項１または２記載の航空写真測量チェック方法。
前記所定の撮影ラップ率は、８０％である請求項１または２または３記載の航空写真測量チェック方法。