JPH08255239A - 地理情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】設定した撮像条件により撮像したカメラ画像と
設定した撮像条件により３次元地図データベースから作
図された立体透視図とに対応点を与えることにより、カ
メラ画像と立体透視図の正確な位置合わせを行なうこと
ができる、また、カメラ画像上の地物を指示すること
で、属性データベースから対応する地物の属性情報を高
速かつ正確に検索することができる地理情報処理装置を
提供する。 【構成】カメラ画像入力手段１０１と、撮像条件入力手
段１０２と、３次元地図データベース記憶手段１０３
と、立体地図作図手段１０４と、立体地図・カメラ画像
対応点入力手段１０５と、座標変換式導出手段１０６と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市における各種監
視、例えば防災を目的として撮像されるテレビジョンカ
メラの画像（以下、カメラ画像と記す。）と、地図デー
タを座標変換し作図した透視図との位置合わせ、ならび
に、カメラ画像に写った地物の属性情報の検索を行なう
地理情報処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市における各種監視を目的として、建
物屋上、周辺の山上等の高所に設置したテレビジョンカ
メラで撮像した画像により建物等の監視を行なっている
が、例えば建物の名称や住所等の照合、確認のために、
カメラ画像と、地図データを座標変換して作図した透視
地図との位置合わせを行ないたい場合がある。従来、前
記位置合わせにおいては、ディスプレイ装置画面にカメ
ラ画像と平面地図とを表示し、カメラ画像と平面地図の
双方で複数の対応点を指定することにより透視図を作図
するための座標変換式を求め、求めた座標変換式を基に
カメラ画像と平面地図との位置合わせを行なっていた。
また、属性情報の検索においては、ディスプレイ装置画
面にカメラ画像と平面地図とを表示し、カメラ画像と平
面地図とを見比べて確認地点を特定し、特定した平面地
図上の地点を指示して建物の名称や住所等の属性情報の
検索を行なっていた。なお、特開平３−１９６３７２号
公報には、画像の位置合わせ装置に関する技術、画像処
理装置とＣＰＵとを使用して位置合わせのための対応点
を自動的に設定する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のカメラ画像と地
図データとの位置合わせでは、地図データとして２次元
の平面地図データを使用しているため、起伏のある地形
をとらえた伏角の浅いカメラ画像の場合は、地図データ
との位置合わせにおいて誤差が生じ、位置合わせがむず
かしい。また、高層ビル群をとらえた伏角の浅いカメラ
画像では、平面地図に記載されている建物の占有敷地
（床面）のみの表示から、目的の建物床面位置を確認す
ることが困難となる等の問題がある。したがって、カメ
ラ画像と地図データとの位置合わせにおいて対応点を与
えることがむずかしく、正しい位置合わせは期待できな
い。また、一般的に平面地図とカメラ画像とを対応付け
るには、建物相互の位置関係を、ディスプレイ装置画面
上に表示した双方の画像で把握する必要があるが、これ
もむずかしいという問題がある。

【０００４】また、従来の属性情報の検索では、平面地
図上の建物とカメラ画像上の対応する建物とを目視によ
り照合する必要があり、高速処理は望めず、照合精度の
点でも問題があり、正確な検索結果は期待できない。な
お、前記のようにカメラ画像と地図データとの位置合わ
せをした後、カメラ画像上で地点の特定を行なう方法
は、高層ビル群および起伏のある地形等をとらえた伏角
の浅い画像では精度の点で問題がある。本発明は、前記
問題点を解決するため、設定した撮像条件により撮像し
たカメラ画像と設定した撮像条件により３次元地図デー
タベースから作図された立体透視図とに対応点を与える
ことにより、カメラ画像と立体透視図の正確な位置合わ
せを行なうことができる、また、カメラ画像上の地物を
指示することで、属性データベースから対応する地物の
属性情報を高速かつ正確に検索することができる地理情
報処理装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の地理情報処理装置は、カメラ画像を入力す
るカメラ画像入力手段と、地図データベースを記憶した
地図データベース記憶手段と、ディスプレイ装置とを有
し、該ディスプレイ装置画面に表示した、前記カメラ画
像と、地図データにより作図した前記カメラ画像に対応
した透視図との位置合わせを行なう地理情報処理装置に
おいて、撮像条件を設定された前記カメラ画像を入力す
る前記カメラ画像入力手段と、前記撮像条件を設定する
撮像条件入力手段と、地図上の各地物の３次元地図デー
タベースを記憶した３次元地図データベース記憶手段
と、前記撮像条件にもとづき前記３次元地図データベー
ス記憶手段から読み出した３次元地図データにより、前
記各地物を表す図形の透視投影を含む座標変換を行なっ
て前記カメラ画像に対応した立体透視図を作図する立体
地図作図手段と、前記カメラ画像と前記立体透視図とを
同一画面上に重畳表示し、前記カメラ画像と前記立体透
視図のそれぞれで複数の対応点を入力する立体地図・カ
メラ画像対応点入力手段と、前記カメラ画像と前記立体
透視図のそれぞれで入力した複数の対応点にもとづき前
記立体透視図を作図し直すための座標変換を行なう座標
変換式導出手段とを有するものである。

【０００６】また、本発明の地理情報処理装置は、カメ
ラ画像を入力するカメラ画像入力手段と、地図データベ
ースを記憶した地図データベース記憶手段と、ディスプ
レイ装置とを有し、該ディスプレイ装置画面に表示し
た、前記カメラ画像と、地図データにより作図した前記
カメラ画像に対応した透視図との位置合わせを行なう地
理情報処理装置において、撮像条件を設定された前記カ
メラ画像を入力する前記カメラ画像入力手段と、前記撮
像条件を設定する撮像条件入力手段と、地図上の各地物
の３次元地図データベースを記憶した３次元地図データ
ベース記憶手段と、前記撮像条件と任意に変更した撮像
条件にもとづき前記３次元地図データベース記憶手段か
ら読み出した３次元地図データにより、前記各地物を表
す図形の透視投影を含む座標変換を行なって前記カメラ
画像に対応した立体透視図を作図する立体地図作図手段
と、前記カメラ画像に位置合わせされた前記立体透視図
が作図できたかを確認する立体地図確認手段と、前記カ
メラ画像に位置合わせされた前記立体透視図が作図でき
ていなかった場合に、前記立体地図作図手段へ前記立体
透視図を作図する任意に変更した撮像条件を出力する撮
像条件変更手段と、ディスプレイ装置画面に表示された
前記カメラ画像上で、属性情報を検索する対象の地物を
指示する地物指示手段と、該地物指示手段により指示さ
れた前記属性情報を検索する対象の地物を、前記立体透
視図上で検索するための指示地物検索手段と、該指示地
物検索手段により検索した対象の地物を確認するための
検索対象確認手段と、地図上の各地物の属性データベー
スを記憶した属性データベース記憶手段と、該属性デー
タベース記憶手段より属性データを読み出し、検索を指
示された地物の属性情報を表示する属性情報表示手段と
を有するものである。

【０００７】さらに詳しくは、本発明による地理情報処
理装置の立体地図確認手段は、カメラ画像入力手段から
入力されたカメラ画像と、立体地図作図手段から入力さ
れた立体透視図とをディスプレイ装置画面に重畳表示し
て、前記カメラ画像と前記立体透視図との対応する地物
の線分の一致により確認するものである。また、本発明
による地理情報処理装置の撮像条件変更手段は、立体地
図確認手段により、カメラ画像入力手段から入力された
カメラ画像と立体地図作図手段から入力された立体透視
図とをディスプレイ装置画面に重畳表示して、前記カメ
ラ画像と前記立体透視図との対応する地物の線分の一致
するように、前記立体地図作図手段へ入力する撮像条件
を変更して前記立体透視図を作図し直すものである。ま
た、本発明による地理情報処理装置の検索対象確認手段
は、カメラ画像入力手段から入力されたカメラ画像と立
体地図作図手段から入力された検索対象となった地物の
みの図形とをディスプレイ装置画面に重畳表示して、検
索対象の確認をするものである。

【０００８】

【作用】本発明の地理情報処理装置は、カメラ画像を入
力するカメラ画像入力手段と、地図データベースを記憶
した地図データベース記憶手段と、ディスプレイ装置と
を有し、該ディスプレイ装置画面に表示した、前記カメ
ラ画像と、地図データにより作図した前記カメラ画像に
対応した透視図との位置合わせを行なう地理情報処理装
置であって、有している前記カメラ画像入力手段は撮像
条件を設定された前記カメラ画像を入力し、撮像条件入
力手段は前記撮像条件を設定し、３次元地図データベー
ス記憶手段はあらかじめ地図上の各地物の３次元地図デ
ータベースを記憶しておき、立体地図作図手段は前記撮
像条件にもとづき前記３次元地図データベース記憶手段
から読み出した３次元地図データにより、前記各地物を
表す図形の透視投影を含む座標変換を行なって前記カメ
ラ画像に対応した立体透視図を作図し、立体地図・カメ
ラ画像対応点入力手段は前記カメラ画像と前記立体透視
図とを同一画面上に重畳表示し、前記カメラ画像と前記
立体透視図のそれぞれで複数の対応点を入力し、座標変
換式導出手段は前記カメラ画像と前記立体透視図のそれ
ぞれで入力した複数の対応点にもとづき前記立体透視図
を作図し直すための座標変換を行なう。

【０００９】また、本発明の地理情報処理装置は、カメ
ラ画像を入力するカメラ画像入力手段と、地図データベ
ースを記憶した地図データベース記憶手段と、ディスプ
レイ装置とを有し、該ディスプレイ装置画面に表示し
た、前記カメラ画像と、地図データにより作図した前記
カメラ画像に対応した透視図との位置合わせを行なう地
理情報処理装置であって、有している前記カメラ画像入
力手段は撮像条件を設定された前記カメラ画像を入力
し、撮像条件入力手段は前記撮像条件を設定し、３次元
地図データベース記憶手段はあらかじめ地図上の各地物
の３次元地図データベースを記憶しておき、立体地図作
図手段は前記撮像条件と任意に変更した撮像条件にもと
づき前記３次元地図データベース記憶手段から読み出し
た３次元地図データにより、前記各地物を表す図形の透
視投影を含む座標変換を行なって前記カメラ画像に対応
した立体透視図を作図し、立体地図確認手段は前記カメ
ラ画像に位置合わせされた前記立体透視図が作図できた
かを確認し、撮像条件変更手段は前記カメラ画像に位置
合わせされた前記立体透視図が作図できていなかった場
合に、前記立体地図作図手段へ前記立体透視図を作図す
る任意に変更した撮像条件を出力し、地物指示手段はデ
ィスプレイ装置画面に表示された前記カメラ画像上で、
属性情報を検索する対象の地物を指示し、指示地物検索
手段は前記地物指示手段により指示された前記属性情報
を検索する対象の地物を、前記立体透視図上で検索し、
検索対象確認手段は前記指示地物検索手段により検索し
た対象の地物を確認し、属性データベース記憶手段はあ
らかじめ地図上の各地物の属性データベースを記憶して
おき、属性情報表示手段は前記属性データベース記憶手
段より属性データを読み出し、検索を指示された地物の
属性情報を表示する。

【００１０】

【実施例】

〔実施例 １〕地理情報処理装置は、撮像された建物等
のカメラ画像と、撮像された建物等を記載している地図
データを座標変換し作図した透視図との位置合わせを行
なうため、地図データを座標変換する際の座標変換式を
いかにして得るかということが正確な位置合わせに重要
なものとなる。具体的な実施例の説明に入るまえに、本
発明の第１の実施例にかかる座標変換式を得るための基
本構成の説明をする。図１は、本発明の地理情報処理装
置における座標変換手段を説明するブロック図である。
図１において、１０１は撮像条件を設定されたテレビジ
ョンカメラの画像信号を入力するカメラ画像入力手段
（テレビジョンカメラを含めたもの。）、１０２は、カ
メラ画像入力手段１０１に設定する撮像条件、例えばテ
レビジョンカメラの位置や撮像方向、角度等を入力する
撮像条件入力手段、１０３は３次元地図データベースを
記憶した３次元地図データベース記憶手段、１０４は、
撮像条件入力手段１０２から入力された撮像条件にもと
づき３次元地図データを３次元地図データベース記憶手
段１０３より読み出し立体透視図を作図する立体地図作
図手段、１０５は立体地図・カメラ画像対応点入力手段
（対応点を入力する際に必要な、例えばディスプレイ装
置のような表示装置を含めたもの）、１０６は座標変換
式導出手段を示す。

【００１１】撮像条件入力手段１０２より、カメラ画像
入力手段１０１へ例えばテレビジョンカメラの位置、撮
像対象とする建物の撮像方向、角度等の撮像条件を出力
指示（接続線は記載していない。）するとともに、同一
の撮像条件を立体地図作図手段１０４へも出力する。カ
メラ画像入力手段１０１からは、前記撮像条件により撮
像されたカメラ画像が立体地図・カメラ画像対応点入力
手段１０５へ出力され、ディスプレイ装置に表示され
る。一方、前記撮像条件を入力された立体地図作図手段
１０４は、撮像条件に一致する３次元地図データベース
を３次元地図データベース記憶手段１０３から読み出し
て供給を受け、各地物を表す図形を含む座標変換を行な
って、撮像条件に従って撮像されるカメラ画像に対応す
る立体透視図を作図し、立体地図・カメラ画像対応点入
力手段１０５へ出力する。立体透視図を入力された立体
地図・カメラ画像対応点入力手段１０５は、ディスプレ
イ装置にすでに表示されているカメラ画像と立体透視図
とを重畳表示する。

【００１２】さらに、立体地図・カメラ画像対応点入力
手段１０５において、ディスプレイ装置に重畳表示され
ているカメラ画像と立体透視図とに、画面上で、それぞ
れに複数の対応点を与え、複数の対応点を与えたデータ
を座標変換式導出手段１０６へ出力する。カメラ画像と
立体透視図のそれぞれに複数の対応点を与えたデータを
入力された座標変換式導出手段１０６は、カメラ画像と
立体透視図のデータ間の座標変換式を求め、求めた座標
変換式にもとづいて立体透視図を作図し直す。本発明に
おいては、このように比較的カメラ画像と対応付けの行
ないやすい立体透視図を使用して対応点を与え、カメラ
画像と立体透視図の正確な位置合わせを行なう。

【００１３】図３は、図１に示した基本構成に基づいた
本発明による地理情報処理装置の一実施例を示す概略ブ
ロック図である。図３において、２０１は設定された撮
像条件の画像信号を出力するテレビジョンカメラ（付属
装置を含めたもの）、２０２は、テレビジョンカメラ２
０１の撮像方向、撮像角度等の撮像条件やテレビジョン
カメラの位置その他の地理情報処理装置での指示を設定
するための例えばキーボードのような条件設定装置、２
０３は、テレビジョンカメラ２０１から入力されたカメ
ラ画像をディジタル化するための画像入力装置、２０４
は家枠等の情報が記載された１／５００縮尺地図をオー
トディジタイザ等によりベクトル化し、さらに住宅地図
等から得た各地物の高さ情報を対応する図形に付与して
作成した３次元地図データベースの各図形に、図形番号
を付与して記憶している３次元地図データベース記憶装
置、２０６はカメラ画像、立体透視図、その重畳表示画
面および制御画面を表示するためのディスプレイ装置。

【００１４】２０７は、ディスプレイ装置２０６に表示
されているカメラ画像および立体透視図上の座標、シス
テムの制御等を指示するためのＣＰＵに接続されたマウ
ス、２０８は地理情報処理装置全体の制御のほかに、条
件設定装置２０２からの設定入力と、設定された撮像条
件にもとづき３次元地図データベース記憶装置２０４か
ら読み出された各図形の透視投影を含む座標変換による
立体透視図のディスプレイ装置２０６への表示と、画像
入力装置２０３を制御することによるテレビジョンカメ
ラ２０１からのカメラ画像のディスプレイ装置２０６へ
の表示と、カメラ画像に位置合わせする立体透視図の作
図および表示の制御等を行なうＣＰＵを示す。

【００１５】つぎに、図５に示す地理情報処理流れ図を
併用し、地理情報処理装置の動作を説明する。設定され
た撮像条件により撮像したカメラ画像を、テレビジョン
カメラ２０１より画像入力装置２０３へ出力し、画像入
力装置２０３は入力されたカメラ画像をディジタル化す
る（３０１。図５の符号を示す。以下同様。）。条件設
定装置２０２から、テレビジョンカメラ２０１に設定す
る撮像条件を入力する。撮像条件の内容は、図７に示す
ようにテレビジョンカメラの位置である（ｘ_wvp ，ｙ
_wvp ，ｚ_wvp ）、撮像面サイズであるｋ_v およびｋ_h 、
視方向であるα、伏角であるλ、焦点距離であるｆから
なる（３０２）。ここで、テレビジョンカメラの位置で
ある（ｘ_wvp ，ｙ_wvp ，ｚ_wvp ）は、３次元地図データ
ベース記憶装置２０４に記憶されている３次元地図デー
タベース内の座標系（ｘ_w ，ｙ_w ，ｚ_w ）における３次
元位置である。また、視方向であるαは、３次元地図デ
ータベース内の座標系のｙ_w 軸に平行な基準線と撮像面
中心からテレビジョンカメラの位置までを結んだ直線の
ｘ_w ｙ_w 平面と平行な平面へ投影した直線とがなす角度
である。

【００１６】テレビジョンカメラ２０１からのカメラ画
像を、サイズがｖ_sxおよびｖ_syで、中心座標が（ｖ_cx，
ｖ_cy）となるように座標系（ｘ_s ，ｙ_s ）からなるディ
スプレイ装置２０６に表示する（３０３）。３次元地図
データベース記憶装置２０４に記憶されている頂点の座
標が（ｘ_w，ｙ_w ，ｚ_w ）で表現される３次元地図デー
タベースの図形を、ディスプレイ装置２０６に表示する
際に、サイズがｖ_sx′およびｖ_sy′、中心座標が
（ｖ_cx′，ｖ_cy′）となるように、下記の（１）式およ
び（２）式にて透視投影を含む座標変換を行ない、ディ
スプレイ装置２０６に表示する座標系（ｘ_s ，ｙ_s ）で
表示される立体透視図に変換し記憶する（３０４）。な
お、その際、図７に示す、テレビジョンカメラの位置と
撮像面の４つの頂点とからなるピラミッド形をした空間
に含まれない図形については、変換座標を記憶する必要
はない。

【００１７】 ｘ_s ＝[ (ｖ_sx′cosα／ｋ_h＋ｖ_cx′sinαcosλ／ｆ)ｘ_w ＋(ｖ_cx′sinαcosλ／ｆ−ｖ_sx′sinα／ｋ_h)ｙ_w −(ｖ_cx′sinλ／ｆ)ｚ_w ＋ｖ_sx′(ｙ_wvpsinα−ｘ_wvpcosα）／ｋ_h +v_cx′{ｚ_wvpsinλ−(ｘ_wvpsinα＋ｙ_wvpcosα)cosλ}／ｆ］ ／ｗ ・・・・・（１） ｙ_s ＝[ (ｖ_sy′sinαsinλ／ｋ_v＋ｖ_cy′sinαcosλ／ｆ)ｘ_w ＋(ｖ_sy′cosαsinλ／ｋ_v＋ｖ_cy′cosαcosλ／ｆ)ｙ_w ＋(ｖ_sy′cosλ／ｋ_v−ｖ_cy′sinλ／ｆ)ｚ_w −ｖ_sy′{(ｘ_wvpsinα＋ｙ_wvpcosα)sinλ＋ｚ_wvpcosλ}／ｋ_v ＋ｖ_cy′{ｚ_wvpsinλ−(ｘ_wvpsinα＋ｙ_wvpcosα)cosλ}／ｆ］ ／ｗ ・・・・・（２）

【００１８】ただし、 ｗ＝(sinαcosλ／ｆ)ｘ_w＋(cosαcosλ／ｆ)ｙ_w−(sin
λ／ｆ)ｚ_w＋{ｚ_wvpsinλ−(ｘ_wvpsinα＋ｙ_wvpcosα)c
osλ}／ｆ ここで、ｘ_s 、ｙ_s ：表示座標 ｖ_sx′、ｖ_sy′：表示サイズ ｖ_cx′、ｖ_cy′：中心のｘ、ｙ座標 α：視方向 λ：伏角 ｋ_h 、ｋ_v ：撮像面の水平および垂直方向サイズ ｘ_wvp 、ｙ_wvp 、ｚ_wvp ：カメラ位置 ｆ：焦点距離

【００１９】すでに表示されているカメラ画像に重畳し
て、各図形の辺を構成する頂点同士の（ｘ_s ，ｙ_s ）座
標を線分で結んだ立体透視図をディスプレイ装置２０６
に表示する（３０５）。その際、コンピュータグラフィ
ックスの技術である稜線交差法等のアルゴリズムを使用
して、本来隠れて見えない線分、つまり陰線が消去され
るようにする。図８にこの表示例を示す。ディスプレイ
装置２０６に表示されているカメラ画像上の座標点Ｐ_si
（ｘ_spi,y_spi ）と対応する立体透視図上の座標点Ｑ_si
（ｘ_sqi ，ｙ_sqi ）を、マウス２０７を使用して指示
し、ｎ点（ｎ≧６）入力する（３０６）。マウス２０７
を使用し指示された立体透視図上の座標点Ｑ_si（ｘ
_sqi ，ｙ_sqi）（ｉ＝１，２，・・・ｎ）に最近傍の前
記（３０４）により座標変換された頂点Ｑ_si′
（ｘ_sqi′ ，ｙ_sqi′ ）を求める。なお、複数の頂点が
候補として存在する場合は、いずれかを選択できるよう
にする（３０７）。求めた頂点Ｑ_si′（ｘ_sqi′ ，ｙ
_sqi′ ）（ｉ＝１，２，・・・ｎ）の前記（３０４）に
よる変換前の座標Ｑ_wi（ｘ_wi，ｙ_wi，ｚ_wi）を、ディス
プレイ装置２０６に表示されているカメラ画像上の点Ｐ
_si（ｘ_spi ，ｙ_spi ）との対応点とする（３０８）。

【００２０】一般に、３次元座標上の点（ｘ_w ，ｙ_w ，
ｚ_w ）を座標変換を行なってディスプレイ装置上の２次
元座標（ｘ_s ，ｙ_s ）に透視投影するための変換式は以
下の（３）式および（４）式で表される。 ｘ_s＝(c０ｘ_w＋c１ｙ_w＋c２ｚ_w＋c３)／(c８ｘ_w＋c９ｙ_w＋c１０ｚ_w＋１) ・・・・・（３） ｙ_s＝(c４ｘ_w＋c５ｙ_w＋c６ｚ_w＋c７)／(c８ｘ_w＋c９ｙ_w＋c１０ｚ_w＋１) ・・・・・（４）

【００２１】そこで、前記のようにして求めた立体図形
の頂点Ｑ_wi（ｘ_wi，ｙ_wi，ｚ_wi）（ｉ＝１，２，・・・
ｎ）を（ｘ_w ，ｙ_w ，ｚ_w ）へ、同じくディスプレイ装
置２０６の表示から求めた対応するカメラ画像上の座標
Ｐ_si（ｘ_spi ，ｙ_spi ）（ｉ＝１，２，・・・ｎ）を
（ｘ_s ，ｙ_s ）へ代入して、前述の座標変換式を求める
（３０９）。すでに、ディスプレイ装置２０６に表示さ
れているカメラ画像上に、３次元地図データベース記憶
装置２０４に記憶された図形に対し、前記（３０９）に
より求めた座標変換式を使用して立体透視図に変換し、
ディスプレイ装置２０５にすでに表示されているカメラ
画像上に各図形の辺を構成する頂点同士の（ｘ_s ，
ｙ_ｓ）座標を線分で結び重畳表示する（３１０）。その
際に、コンピュータグラフィックスの技術である稜線交
差法等のアルゴリズムにより、本来隠れて見えない線
分、つまり陰線を消去する。図８にその表示例を示す。
上述のように、本発明による地理情報処理装置は、３次
元地図データベースを使用することにより、地形に起伏
のあるカメラ画像であっても正確に位置合わせされた立
体透視図を得ることができ、高層ビル群のカメラ画像で
あつても建物上部で対応点を与えることができ、また、
あらかじめ入力した撮像条件に従って作図され、カメラ
画像に比較的相似している立体透視図上でカメラ画像と
の対応点を与えられるようにすることで対応点を与えや
すくし、良好な操作性によりカメラ画像と立体透視図と
の正確な位置合わせを行なうことができる。

【００２２】〔実施例 ２〕具体的な実施例の説明に入
るまえに、本発明の第２の実施例である属性情報の検索
にかかる基本構成の説明をする。図２は、本発明の地理
情報処理装置における属性情報の検索手段を説明するブ
ロック図である。図２において、１０１は撮像条件を設
定されたテレビジョンカメラの画像信号を入力するカメ
ラ画像入力手段（テレビジョンカメラを含めたも
の。）、１０２は、カメラ画像入力手段１０１に設定す
る撮像条件、例えばテレビジョンカメラの位置や撮像方
向、角度等を入力する撮像条件入力手段、１０３は３次
元地図データベースを記憶した３次元地図データベース
記憶手段、１０４は、撮像条件入力手段１０２から入力
される撮像条件と任意に入力される撮像条件にもとづき
３次元地図データを３次元地図データベース記憶手段１
０３より読み出し立体透視図を作図する立体地図作図手
段。

【００２３】１０７はカメラ画像に位置合わせされた立
体透視図が作図できたかどうかを確認する立体地図確認
手段、１０８は、立体地図確認手段１０７での確認にお
いて、カメラ画像に位置合わせされた立体透視図が作図
できていなかった場合に、立体透視図を作図する際の撮
像条件を任意に変更する撮像条件変更手段、１０９はデ
ィスプレイ装置画面に表示されたカメラ画像上で検索対
象の地物を指示する地物指示手段、１１０は、地物指示
手段１０９で指示された地物を立体透視図上で検索する
ための指示地物検索手段、１１１は検索対象を確認する
ための検索対象確認手段、１１２は地物の属性データベ
ースを記憶した属性データベース記憶手段、１１３は、
地物指示手段１０９の指示により属性データベース記憶
手段１１２から読み出された地物の属性を表示する属性
情報表示手段を示す。

【００２４】撮像条件入力手段１０２より、カメラ画像
入力手段１０１へ例えばテレビジョンカメラの位置、撮
像対象とする建物の撮像方向、角度等の撮像条件を出力
指示（接続線は記載していない。）するとともに、同一
の撮像条件を立体地図作図手段１０４へも出力する。カ
メラ画像入力手段１０１からは、前記撮像条件により撮
像されたカメラ画像が立体地図確認手段１０７、検索対
象確認手段１１１、地物指示手段１０９へ出力されると
ともに、ディスプレイ装置に表示される。一方、前記撮
像条件を入力された立体地図作図手段１０４は、撮像条
件に一致する３次元地図データベースを３次元地図デー
タベース記憶手段１０３から読み出して供給を受け、各
地物を表す図形を含む座標変換を行なって、撮像条件に
従って撮像されるカメラ画像に対応する立体透視図を作
図し、立体地図確認手段１０７、検索対象確認手段１１
１、指示地物検索手段１１０へ出力する。

【００２５】立体透視図を入力された立体地図確認手段
１０７は、ディスプレイ装置にすでに表示されているカ
メラ画像上に立体透視図を重畳表示し、カメラ画像に位
置合わせされた立体透視図が作図されているかどうか、
例えば対応する地物の線分が一致しているかどうかを確
認する。もし、カメラ画像と立体透視図の対応する地物
の線分が一致していなかった場合には、対応する地物の
線分が一致するように、撮像条件変更手段１０８より立
体地図作図手段１０４へ変更する撮像条件を入力し、立
体透視図を作図する際の撮像条件を変更して立体透視図
を作図し直す。このようにして、カメラ画像と立体透視
図とを位置合わせし、ディスプレイ装置に表示されてい
るカメラ画像上の地物を指示することで、立体透視図上
の地物と高速かつ正確に照合し、属性データベース記憶
手段１１２に記憶されている該当地物に結び付けられた
属性情報の検索を行ない、結果をディスプレイ装置画面
に表示する。

【００２６】図４は、図２に示した基本構成に基づいた
本発明による地理情報処理装置の一実施例を示す概略ブ
ロック図である。図４において、２０１は設定された撮
像条件の画像信号を出力するテレビジョンカメラ（付属
装置を含めたもの）、２０２は、テレビジョンカメラ２
０１の撮像方向、撮像角度等の撮像条件やテレビジョン
カメラの位置その他の地理情報処理装置での指示を設定
するための例えばキーボードのような条件設定装置、２
０３は、テレビジョンカメラ２０１から入力されたカメ
ラ画像をディジタル化するための画像入力装置、２０４
は家枠等の情報が記載された１／５００縮尺地図をオー
トディジタイザ等によりベクトル化し、さらに住宅地図
等から得た各地物の高さ情報を対応する図形に付与して
作成した３次元地図データベースの各図形に、図形番号
を付与して記憶している３次元地図データベース記憶装
置、２０５は、３次元地図データベース記憶装置２０４
に記憶している地物の住所等の属性情報を、３次元地図
データベースの各図形の図形番号をもとに結合して記憶
している属性データベース記憶装置。

【００２７】２０６はカメラ画像、立体透視図、その重
畳表示画面、属性情報および制御画面を表示するための
ディスプレイ装置、２０７は、ディスプレイ装置２０６
に表示されているカメラ画像および立体透視図上の座
標、システムの制御等を指示するためのＣＰＵに接続さ
れたマウス、２０８は地理情報処理装置全体のシステム
制御のほかに、条件設定装置２０２からの設定入力と、
設定された撮像条件にもとづき３次元地図データベース
記憶装置２０４から読み出された各図形の透視投影を含
む座標変換と、画像入力装置２０３を制御することによ
るテレビジョンカメラ２０１からのカメラ画像のディス
プレイ装置２０６への表示と、ディスプレイ装置２０６
に表示されているカメラ画像への立体透視図の重畳表示
と、カメラ画像に位置合わせをされた立体透視図を作図
するための撮像条件の変更と、指示されたカメラ画像上
の座標に対応する立体透視図上の例えば建物のような地
物の検索と、検索対象としての確認と、例えば建物のよ
うな地物の属性情報の検索・表示をおよび表示の制御等
を行なうＣＰＵを示す。

【００２８】つぎに、図６に示す地理情報処理流れ図を
併用し、地理情報処理装置の動作を説明する。設定され
た撮像条件により撮像したカメラ画像を、テレビジョン
カメラ２０１より画像入力装置２０３へ出力し、画像入
力装置２０３は入力されたカメラ画像をディジタル化す
る（４０１。図６の符号を示す。以下同様）。条件設定
装置２０２から、テレビジョンカメラ２０１に設定する
撮像条件を入力する。撮像条件の内容は、図７に示すよ
うにテレビジョンカメラの位置である（ｘ_ｗｖｐ ，ｙ
_wvp ，ｚ_wvp ）、撮像面サイズであるｋ_v およびｋ_h 、
視方向であるα、伏角であるλ、焦点距離であるｆから
なる（４０２）。ここで、テレビジョンカメラの位置で
ある（ｘ_wvp ，ｙ_wvp ，ｚ_wvp ）は、３次元地図データ
ベース記憶装置２０４に記憶されている３次元地図デー
タベース内の座標系（ｘ_w ，ｙ_w ，ｚ_w ）における３次
元位置である。また、視方向であるαは、３次元地図デ
ータベース内の座標系のｙ_w 軸に平行な基準線と撮像面
中心からテレビジョンカメラの位置までを結んだ直線の
ｘ_w ｙ_w 平面と平行な平面へ投影した直線とがなす角度
である。

【００２９】テレビジョンカメラ２０１からのカメラ画
像を、サイズがｖ_sxおよびｖ_syで、中心座標が（ｖ_cx，
ｖ_cy）となるように座標系（ｘ_s ，ｙ_s ）からなるディ
スプレイ装置２０６に表示する（４０３）。３次元地図
データベース記憶装置２０４に記憶されている頂点の座
標が（ｘ_w，ｙ_w ，ｚ_w ）で表現される３次元地図デー
タベースの図形を、ディスプレイ装置２０６に表示する
際に、サイズおよび中心座標がすでに表示したカメラ画
像と等しくなるように、下記の（５）式、（６）式およ
び（７）式にて透視投影を含む座標変換を行ない、３次
元スクリーン座標（ｘ_s ，ｙ_s ，ｚ_s ）で表現される立
体透視図に変換し記憶する（４０４）。なお、その際、
図７に示す、テレビジョンカメラの位置と撮像面の４つ
の頂点とからなるピラミッド形をした空間に含まれない
図形については、変換座標を記憶する必要はない。

【００３０】 ｘ_s ＝[ (ｖ_sxcosα／ｋ_h＋ｖ_cxsinαcosλ／ｆ)ｘ_w ＋(ｖ_cxsinαcosλ／ｆ−ｖ_sxsinα／ｋ_h)ｙ_w −(ｖ_cxsinλ／ｆ)ｚ_w ＋ｖ_sx(ｙ_wvpsinα−ｘ_wvpcosα）／ｋ_h ＋ｖ_cx{ｚ_wvpsinλ−(ｘ_wvpsinα＋ｙ_wvpcosα)cosλ}／ｆ] ／ｗ ・・・・・（５） ｙ_s ＝[ (ｖ_sysinαsinλ／ｋ_v＋ｖ_cysinαcosλ／ｆ)ｘ_w ＋(ｖ_sycosαsinλ／ｋ_v＋ｖ_cycosαcosλ／ｆ)ｙ_w ＋(ｖ_sycosλ／ｋ_v−ｖ_cysinλ／ｆ)ｚ_w −ｖ_sy{(ｘ_wvpsinα＋ｙ_wvpcosα)sinλ＋ｚ_wvpcosλ}／ｋ_v ＋ｖ_cy{ｚ_wvpsinλ−(ｘ_wvpsinα＋ｙ_wvpcosα)cosλ}／ｆ] ／ｗ ・・・・・（６） ｚ_s ＝[ (ｖ_szsinαcosλ／ｆ)ｘ_w＋(ｖ_szcosαcosλ／ｆ)ｙ_w −(ｖ_szsinλ／ｆ)ｚ_w ＋ｖ_sz[ {ｚ_wvpsinλ−(ｘ_wvpsinα＋ｙ_wvpcosα)cosλ}／ｆ−１]] ／ｗ ・・・・・（７）

【００３１】ただし、 ｗ＝(sinαcosλ／ｆ)ｘ_w＋(cosαcosλ／ｆ)ｙ_w−(sin
λ／ｆ)ｚ_w＋{ｚ_wvpsinλ−(ｘ_wvpsinα＋ｙ_wvpcosα)c
osλ}／ｆ ここで、ｘ_s 、ｙ_s 、ｚ_s ：３次元スクリーン座標 ｖ_sx、ｖ_sy、ｖ_sz：３次元スクリーンのサイズ ｖ_cx、ｖ_cy：スクリーン中心のｘ、ｙ座標 α：視方向 λ：伏角 ｋ_h 、ｋ_v ：撮像面の水平および垂直方向サイズ ｘ_wvp 、ｙ_wvp 、ｚ_wvp ：カメラ位置 ｆ：焦点距離

【００３２】すでに表示されているカメラ画像上に重畳
して、各図形の辺を構成する頂点同士の（ｘ_s ，ｙ_s ）
座標を線分で結んだ立体透視図をディスプレイ装置２０
６に表示する（４０５）。その際、コンピュータグラフ
ィックスの技術である稜線交差法等のアルゴリズムを使
用して、本来隠れて見えない線分、つまり陰線を消去さ
れるようにする。図８にこの表示例を示す。ディスプレ
イ装置２０６に表示されている重畳表示画面を見て、カ
メラ画像と立体透視図が正しく位置合わせできているか
どうか、つまり互いに対応する例えば建物のような地物
の線分が一致しているかどうかを判断する（４０６）。
もし、カメラ画像と立体透視図とが正しく位置合わせで
きていなかった場合は、立体透視図を判断する際の撮像
条件を変更するためのツールを表示する。ツールとして
は、例えば図９に示すような伏角、視方向および焦点距
離を変更するボタンをディスプレイ装置２０６に表示す
る（４０７）。ディスプレイ装置２０６に表示されたツ
ールを使用してカメラ画像と立体透視図とを正しく位置
合わせし、位置合わせ変更完了後、カメラ画像と立体透
視図との対応する例えば建物のような地物の線分が一致
する方向に動かされたツールのボタン位置を条件設定装
置２０２に入力し、視方向α、伏角λ、焦点距離ｆを更
新する（４０８）。

【００３３】カメラ画像を、サイズがｖ_sxおよびｖ
_syで、中心座標が（ｖ_cx，ｖ_cy）となるようにディスプ
レイ装置２０６に表示する（４０９）。地物の属性情報
検索のために、ディスプレイ装置２０６に表示されてい
るカメラ画像の目的とする地物をマウス２０７で指示
し、マウス２０７により指示された座標（ｘ_sp，ｙ_sp）
をＣＰＵ２０８に入力する（４１０）。前記（４０４）
により座標変換した各図形を構成する平面の内で、その
平面のｘ_s ｙ_s 平面への投影図形が指示した座標
（ｘ_sp，ｙ_sp）を包含する平面を求める（４１１）。求
めた平面の内で最もカメラ位置に近い平面を求める。つ
まり、平面の方程式ａｘ_s＋ｂｙ_s＋ｃｚ_s＋ｄ＝０に指
示された座標（ｘ_sp，ｙ_sp）を代入し、ｚ_spを求め、最
もｚ_spの小さい平面を求める（４１２）。平面の方程式
のａ、ｂ、ｃ、ｄは、各平面を構成する頂点（ｘ_si，ｙ
_si，ｚ_si）（ｉ＝１，２，・・・ｎ）から求めることが
できる。ただし、頂点は一定の回転方向に従って順序良
く記述されているものとする。 ａ＝Σ(ｙ_si−ｙ_sj)(ｚ_si＋ｚ_sj) ｂ＝Σ(ｚ_si−ｚ_sj)(ｘ_si＋ｘ_sj) ｃ＝Σ(ｘ_si−ｘ_sj)(ｙ_si＋ｙ_sj) ｄ＝−(ａｘ_s0＋ｂｙ_s0＋ｃｚ_s0) ただし、ｉ≠ｎならｊ＝ｉ＋１，ｉ＝ｎならｊ＝１

【００３４】求めた最もカメラ位置に近い平面を含む図
形Ｖを求め、図形Ｖが記載された図形番号を記憶する
（４１３）。前記（４０４）にて変換された図形Ｖの座
標をもとに、図形Ｖの辺を構成する頂点同士の（ｘ_s ，
ｙ_s ）座標を線分で結び、ディスプレイ装置２０６にす
でに表示されている前記カメラ画像上に重畳表示する
（４１４）。その際に、コンピュータグラフィックスの
技術である稜線交差法等のアルゴリズムを使用して、本
来隠れて見えない線分つまり陰線を消去することも可能
である。図８にこの表示例を示す。地物の属性情報検索
対象が正しく認識されたかどうかを確認する（４１
５）。求めた図形Ｖの図形番号をもとに、属性データベ
ース記憶装置２０５に記憶されている図形Ｖに対応付け
られた地物の属性情報をディスプレイ装置２０６に表示
する（４１６）。上述のように、本発明による地理情報
処理装置は、カメラ画像上の地物を指示するだけで、対
応する地物の属性情報を高速かつ正確に検索することが
でき、立体透視図の修正手段を設けることにより、撮像
条件に誤差があってもカメラ画像に対応した立体透視図
を作成することができ、また、検索対象をカメラ画像上
で確認できる手段を設けることにより、検索対象が正し
く認識されたか容易に確認でき、３次元地図データベー
スが誤差を含んでいて意図とは異なった地物を検索して
しまうことを未然に防ぐことができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、設定した撮像条件によ
り撮像したカメラ画像と設定した撮像条件により３次元
地図データベースから作図された立体透視図とに対応点
を与えることにより、カメラ画像と立体透視図の正確な
位置合わせを行なうことができる。また、カメラ画像上
の地物を指示することで、属性データベースから対応す
る地物の属性情報を高速かつ正確に検索することができ
る地理情報処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地理情報処理装置における座標変換手
段説明ブロック図。

【図２】本発明の地理情報処理装置における属性情報の
検索手段説明ブロック図。

【図３】本発明の地理情報処理装置の一実施例を示す概
略ブロック図。

【図４】本発明の地理情報処理装置の一実施例を示す概
略ブロック図。

【図５】図３に示す地理情報処理装置の動作を説明する
地理情報処理流れ図。

【図６】図４に示す地理情報処理装置の動作を説明する
地理情報処理流れ図。

【図７】テレビジョンカメラに設定する撮像条件説明
図。

【図８】ディスプレイ装置に表示されたカメラ画像と立
体透視図の説明図。

【図９】ディスプレイ装置に表示された条件設定ツール
を示す図。

【符号の説明】

１０１…カメラ画像入力手段、１０２…撮像条件入力手
段、１０３…３次元地図データベース記憶手段、１０４
…立体地図作図手段、１０５…立体地図・カメラ画像対
応点入力手段、１０６…座標変換式導出手段、１０７…
立体地図確認手段、１０８…撮像条件変更手段、１０９
…地物指示手段、１１０…指示地物検索手段、１１１…
検索対象確認手段、１１２…属性データベース記憶手
段、１１３…属性情報表示手段、２０１…テレビジョン
カメラ、２０２…条件設定装置、２０３…画像入力装
置、２０４…３次元地図データベース記憶装置、２０５
…属性データベース記憶装置、２０６…ディスプレイ装
置、２０７…マウス、２０８…ＣＰＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 好夫 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株式 会社小金井工場内 (72)発明者 角本 繁 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラ画像を入力するカメラ画像入力手
   段と、地図データベースを記憶した地図データベース記
   憶手段と、ディスプレイ装置とを有し、該ディスプレイ
   装置画面に表示した、前記カメラ画像と、地図データに
   より作図した前記カメラ画像に対応した透視図との位置
   合わせを行なう地理情報処理装置において、 撮像条件を設定された前記カメラ画像を入力する前記カ
   メラ画像入力手段と、 前記撮像条件を設定する撮像条件入力手段と、 地図上の各地物の３次元地図データベースを記憶した３
   次元地図データベース記憶手段と、 前記撮像条件にもとづき前記３次元地図データベース記
   憶手段から読み出した３次元地図データにより、前記各
   地物を表す図形の透視投影を含む座標変換を行なって前
   記カメラ画像に対応した立体透視図を作図する立体地図
   作図手段と、 前記カメラ画像と前記立体透視図とを同一画面上に重畳
   表示し、前記カメラ画像と前記立体透視図のそれぞれで
   複数の対応点を入力する立体地図・カメラ画像対応点入
   力手段と、 前記カメラ画像と前記立体透視図のそれぞれで入力した
   複数の対応点にもとづき前記立体透視図を作図し直すた
   めの座標変換を行なう座標変換式導出手段とを有するこ
   とを特徴とする地理情報処理装置。
2. 【請求項２】 カメラ画像を入力するカメラ画像入力手
   段と、地図データベースを記憶した地図データベース記
   憶手段と、ディスプレイ装置とを有し、該ディスプレイ
   装置画面に表示した、前記カメラ画像と、地図データに
   より作図した前記カメラ画像に対応した透視図との位置
   合わせを行なう地理情報処理装置において、 撮像条件を設定された前記カメラ画像を入力する前記カ
   メラ画像入力手段と、 前記撮像条件を設定する撮像条件入力手段と、 地図上の各地物の３次元地図データベースを記憶した３
   次元地図データベース記憶手段と、 前記撮像条件と任意に変更した撮像条件にもとづき前記
   ３次元地図データベース記憶手段から読み出した３次元
   地図データにより、前記各地物を表す図形の透視投影を
   含む座標変換を行なって前記カメラ画像に対応した立体
   透視図を作図する立体地図作図手段と、 前記カメラ画像に位置合わせされた前記立体透視図が作
   図できたかを確認する立体地図確認手段と、 前記カメラ画像に位置合わせされた前記立体透視図が作
   図できていなかった場合に、前記立体地図作図手段へ前
   記立体透視図を作図する任意に変更した撮像条件を出力
   する撮像条件変更手段と、 ディスプレイ装置画面に表示された前記カメラ画像上
   で、属性情報を検索する対象の地物を指示する地物指示
   手段と、 該地物指示手段により指示された前記属性情報を検索す
   る対象の地物を、前記立体透視図上で検索するための指
   示地物検索手段と、 該指示地物検索手段により検索した対象の地物を確認す
   るための検索対象確認手段と、 地図上の各地物の属性データベースを記憶した属性デー
   タベース記憶手段と、 該属性データベース記憶手段より属性データを読み出
   し、検索を指示された地物の属性情報を表示する属性情
   報表示手段とを有することを特徴とする地理情報処理装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のものにおいて、立体地図
   確認手段は、カメラ画像入力手段から入力されたカメラ
   画像と、立体地図作図手段から入力された立体透視図と
   をディスプレイ装置画面に重畳表示して、前記カメラ画
   像と前記立体透視図との対応する地物の線分の一致によ
   り確認するものであることを特徴とする地理情報処理装
   置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のものにおいて、撮像条件
   変更手段は、立体地図確認手段により、カメラ画像入力
   手段から入力されたカメラ画像と立体地図作図手段から
   入力された立体透視図とをディスプレイ装置画面に重畳
   表示して、前記カメラ画像と前記立体透視図との対応す
   る地物の線分の一致するように、前記立体地図作図手段
   へ入力する撮像条件を変更して前記立体透視図を作図し
   直すものであることを特徴とする地理情報処理装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載のものにおいて、検索対象
   確認手段は、カメラ画像入力手段から入力されたカメラ
   画像と立体地図作図手段から入力された検索対象となっ
   た地物のみの図形とをディスプレイ装置画面に重畳表示
   して、検索対象の確認をするものであることを特徴とす
   る地理情報処理装置。