JP2018072316A - ジオアーク（ｇｅｏａｒｃ）を使用したビークルの二次元位置の特定 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像された表面構成に対して、ビークルの位置を特定する画像測定装置を提供する。【解決手段】表面構成の基準表現内の対応する識別された地物のペア１０２、１０４を有する。ビークル１１６によって支持されたセンサ１１２、１１４から取得された画像内の地物のペアを選択することを含みうる。センサの画角θと、基準表現内の選択された地物のペアに基づいて、三次元ジオアークが生成されうる。物理的表面構成１０６の一部からビークルの既知の距離だけ離間して配置されたジオアークの選択部分が決定されうる。選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複する位置が識別されうる。基準表現は体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義することができ、最も数多いジオアーク内に含まれるボクセルが決定されうる。【選択図】図１

Description

相互参照
全ての目的において、以下の関連特許：「Ｉｍａｇｅ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｍｏｄａｌ Ｄａｔａ Ｕｓｉｎｇ ３Ｄ−Ｇｅｏａｒｃｓ」に対し２０１４年１０月７日にＹｕｒｉ Ｏｗｅｃｈｋｏ氏に発行された米国特許第８８５５４４２号明細書全体が本書に組み込まれる。

本開示は、ビークルの位置を特定する方法、システム、及び物品に関する。更に具体的には、本開示の実施形態は、物理的表面構成のセンサ画像を物理的表面構成の基準表現に関連付けするジオアークを使用してビークルの位置を特定するシステム及び方法に関する。

全地球測位システム（ＧＰＳ）対応装置が、その装置の利用可能な領域内で、その装置の位置を探すことはよくあることである。ＧＰＳに対応していない装置、あるいはＧＰＳが利用可能でない位置にある装置に対しては、デバイスの位置を探す別の方法が必要である。ＧＰＳを使わずに位置を特定する既存の方法では、様々な検知機構が使用される。例えば、誘導ミサイルから携帯電話までのプラットフォームに慣性計測装置（ＩＭＵ）が実装されてきた。慣性計測装置は、固有の位置予測誤差の増加に起因して、比較的短期間の位置の特定が要求される用途に好適である。能動的な検知システムは、位置を特定するために、シーンにおいてＲＦエミッタと、ＲＦ環境の空間マップを使用する。上記方法は屋内での使用に好適であるが、上記の能動的なエミッタのパターンをマッピングすることは屋外では実際的ではなく、本質的に変換不能である。

受動的なカメラベースの方法では、画像データを処理することによってカメラの位置特定を実施する。自己位置通知及びマッピング（ＳＬＡＭ）システムは、環境の三次元（３Ｄ）モデルを作成して、カメラの動きを活用することによってモデルに対するカメラの位置を推定する。ＳＬＡＭでは絶対位置情報は得られず、三次元マップにモデルを登録する別の手段が要求される。この方法は特に二次元（２Ｄ）位置情報のみが要求されるときに、他の方法に比べて計算も複雑である。

シーンマッチング方法では、大規模データベースにおいてカメラの画像をジオタグ付きの画像とマッチさせ、次にカメラの位置と姿勢を推測する。画像マッチングは、カメラの画像と、候補のマップ画像との間の地物の一致を見つけることによって行われる。上記方法は、多数の別々の地物とマッチさせる必要があるために計算が複雑で、誤差が起きやすく、マッチング誤差に敏感である。相関に基づく方法は、回転、スケール、視点、及び照明の変化に敏感であり、飛行経路からの大きな変動を補正することができない。意味論（ｓｅｍａｎｔｉｃ）位置特定方法では、カメラ画像の物体を認識し、意味論的な推理を使用してマップデータベース内でシーンを物体とマッチさせる。これらの方法は、これまで、異なるデータセットおよび環境の変化全体がうまく一般化されない認識方法の精度によって限定され、特に三次元における空間精度に限界がある。

幾つかの実施形態では、空間的位置を特定する方法は、物理的表面構成から離隔した位置からの物理的表面構成の一部の画像をセンサから取得することと、取得した画像内の地物を識別することとを含む。本方法は更に、取得した画像内の識別された地物を、物理的表面構成の一部の、例えば基準マップ等の三次元基準表現内の識別された地物と関連づけることを含み、三次元基準表現は体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される。本方法は更に、基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得された画像内の複数の地物のペアを選択することを含む。取得された画像内の各選択された地物のペアに対して、本方法は更に、センサからの地物のペア間の画角を決定することと、決定された画角と基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成することと、生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することとを含む。本方法はまた、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を、各識別されたボクセルに対して集計することと、識別された一または複数のどのボクセルが最も数多いジオアークに含まれるかを決定することとをも含む。

幾つかの実施形態では、ビークルは、物理的表面構成から離隔した位置から物理的表面構成の一部の画像を生成するように構成されたセンサと、センサに通信可能に接続されたデータ処理システムとを含む。データ処理システムは、物理的表面構成から離隔した位置からの物理的表面構成の一部の画像をセンサから取得し、取得した画像内の地物を識別するように構成されている。データ処理システムは更に、取得された画像内の識別された地物を、物理的表面構成の一部の三次元基準表現内の識別された地物に関連付けするように構成され、三次元基準表現は体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される。データ処理システムは、基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得された画像内の複数の地物のペアを選択するように構成されている。取得された画像内の各選択された地物のペアに対して、データ処理システムは、センサからの地物のペア間の画角を決定し、決定された画角と基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成し、生成されたジオアーク内に含まれるボクセルを識別するように構成されている。データ処理システムはまた、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を、各識別されたボクセルに対して集計し、識別された一または複数のどのボクセルが最も数多いジオアークに含まれるかを決定するようにも構成されている。

幾つかの実施形態では、コンピュータプログラム製品は、コンピュータプログラム製品で具現化されるコンピュータ可読プログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサを、物理的表面構成から離隔した位置からの物理的表面構成の一部の画像をセンサから取得し、取得した画像内の地物を識別するように構成する。コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを更に、取得された画像内の識別された地物を、物理的表面構成の一部の三次元基準表現内の識別された地物に関連付けするように構成し、三次元基準表現は体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される。コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを更に、基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得された画像内の複数の地物のペアを選択するように構成する。取得された画像内の各選択された地物のペアに対して、コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを更に、センサからの地物のペア間の画角を決定し、決定された画角と基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成し、生成されたジオアーク内に含まれるボクセルを識別するように構成する。コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を各識別されたボクセルに対して集計し、識別された一または複数のどのボクセルが最も数多いジオアークに含まれるかを決定するようにも構成する。

特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態で個別に実現されうるか、又は、後述の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解可能である、さらに別の実施形態において組み合わされうる。

物理的表面構成の表現の２つの地物に基づく、三次元ジオアークの一例である。 基面とセンサ平面に対する三次元ジオアークの一例である。 物理的表面構成の画像の一例と、センサの画角の図である。 物理的表面構成の基準表現に対する、基面における、また平行移動したセンサ平面におけるジオアークの一部の一例である。 図４と同様であるが、基準表現に対して平行移動したセンサ平面における３つのジオアークの一部を示す図である。 画像センサを有するビークルの位置を探すために、一実施形態によって実施される工程を示す図である。 画像センサを有するビークルの位置を探すために、一実施形態によって実施される工程を示す図である。 セクションに分かれた基準表現を示す図である。 図８に示すセクションのジオアークの一部を示す図である。 画像センサを有するビークルの位置を探すために、一実施形態によって実施される工程を示す図である。 三次元ジオアークと、関連づけられた変換された座標原点との一例を示す図である。 ジオアークの特徴を示すジオアークの二次元スライスを示す図である。 地物の基準マップを生成するために、一実施形態によって実施される工程を示す図である。 画像センサを有するビークルの位置を探すために、一実施形態によって実施される工程を示す図である。 例示的なデータ処理システムの様々な構成要素の概略図である。 例示的なコンピュータネットワークシステムの概略図である。 位置を取得しているビークルに対してビークルの位置を探すための一実施形態を示すブロック図である。 画像センサを有するビークルの位置を探すために、一実施形態によって実施される工程を示す図である。

概要
物理的表面構成のセンサ画像と、物理的表面構成の基準表現とを関連付けするジオアークを使用して、画像センサを有するビークルの位置を探す、または位置を特定するためのシステム及び方法の様々な実施形態を以下に説明し、関連の図面に示す。特別の定めのない限り、ビークル位置特定システム、及び／又はその様々な構成要素は、本書で説明され、例示され、かつ／又は本書に組み込まれた、構造体、構成要素、機能、及び／又は変形例のうちの少なくとも１つを包含しうるが、それらを包含することが必要な訳ではない。さらに、本教示に関連して本書に記載され、例示され、及び／または組み込まれた、構造体、構成要素、機能、及び／または変形例は、他のビークル位置探索システムに含まれ得るが、それらに含まれることが必要というわけではない。様々な実施形態の下記の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、その応用または用途を限定することを意図するものではない。加えて、実施形態によって提供される利点は、後述のように、本質的に例示的であり、すべての実施形態が同じ利点または同程度の利点を提供するわけではない。

空間的位置特定システムは、接続されているか否かにかかわらず、一又は複数の物理的表面または物理的表面要素または地物の群を含む物理的表面構成が、センサが物理的表面構成の画像を生成した位置から離隔している環境において、使用されうる。空間的位置特定の実施例は、屋内環境、地球又は他の惑星の表面近くの屋外環境、地球大気における位置、及び宇宙における位置を含む。例えば、宇宙ステーションに近づく宇宙船は、空間的位置特定システムを使用しうる。したがって、空間的位置特定システムはまた、ＧＰＳ信号が遮断、妨害、又は偽装されたときにＧＰＳ地理位置情報を補充する又は差し替える、受動的な地理位置情報の方法が必要とされる空中ステーションにも応用可能である。空間的位置特定システムはまた、無人航空機（ＵＡＶ）、ミサイル、及び軍需物資のロイター飛行を含む自律空中ステーションにも使用可能である。空間的位置特定システムはまた、屋内ナビゲーションにも使用され、陸上、水上、空中及び宇宙でのビークルの位置特定に応用されうる。

幾つかの実施例では、空間的位置特定システムは特に、ＧＰＳを使わない条件下で航空カメラを使用する受動的な地理位置情報のためのジオアークの空中位置特定システム（ＧＡＬＳ）として使用されるときに有益でありうる。ＧＡＬＳは、地上の画像内の地物を検出し、カメラを使用して地物間に見られる角度を測定することによって、位置特定を実施する。測定された角度値をマップ内のマッピングされた地物のペアに割り当てることによって、例えば直交座標系のｘ、ｙ、ｚ次元等の三次元内のカメラの可能な位置をその表面に制約する三次元マップ空間にトーラスを描くことができる。他の種類の座標系も使用可能であり、直交座標系と同等にみなされる。例えば、空中カメラの地面より上の高さが周知である場合、カメラの位置は更に、カメラの高さの平面が地面と平行するトーラス表面の交わる部分に限定されうる。この交わる部分を地面に投影することによって、二次元ジオアークの図面をマップに描くことができる。角度測定の誤差に起因する位置特定の不確実性は、非ゼロの厚さの二次元ジオアークを使用することによって表すことができる。単純な集計を使用して複数の二次元ジオアークからの追加の制約を蓄積することによって、カメラの位置及び姿勢をより高い精度で推定することができる。

ＧＡＬＳにおけるジオアークの蓄積は、マップ上の角度と地物のペアの不一致に起因する誤差の影響を拡大させる一方で、より多くの角度が測定され、マップの地物のペアに割り当てられるにつれ本当の位置に信号が構築される、「マッチング位置特定フィルタ」のように機能する。これにより、ＧＡＬＳは地物マッチングの誤差に対して非常に強固になり、可能性のある全ての角度と地物のペアの割り当てを包括的に検索する必要が回避される。ＧＡＬＳはまた、位置特定の精度及び信頼度も継続的に更新されうる。正確な画像とマップ上の地物が一致する割合が低くても、高い精度の位置特定が得られうる。更に、スケール不変性地物変換（ＳＩＦＴ）又は速力増加ロバスト性地物（ＳＵＲＦ）等の従来のスケール及び回転不変性の地物を使用することによって、ＧＡＬＳ位置特定プロセスはスケール及び回転不変性でもあり、ロバスト性と処理速度も高まる。

ＧＡＬＳフレームワークは、例えば携帯電話及びタブレット用に開発されたもの等のマルチコアグラフィックスチップを使用して、小規模のサイズ、重量、及び動力で実行されうるグラフィック工程を使用しうる。マップをタイルに分割し、各タイルを別々のコアに割り当てることによって、各マップのタイルを他のタイルとは関係なく処理することができるため、（例えば前の位置の知識なしの）「暫定的な（ｄｒｏｐｐｅｄ ｉｎ）」位置特定の速力増加は、コアの数において直線状になる。

幾つかの実施例では、三次元空間的位置特定システムを使用して、カメラから見た物体の地物間で測定された角度を使用して、三次元空間内のカメラの位置及び姿勢を三次元物体に対して決定することができる。視覚的地物は三次元空間内の任意の位置にあってよく、平面に限られる必要はない。測定された角度値をマップ内のマッピングされた地物のペアに割り当てることによって、ｘ、ｙ、ｚ座標空間内のカメラの可能な位置をその表面に制約するスピンドルトーラスを三次元マップ空間に描くことができる。角度測定の誤差に起因する位置特定の不確実性は、三次元ジオアークの非ゼロの厚さで表されうる。各々が地物のペアと関連づけられた、複数の三次元ジオアークからの追加の制約を蓄積することによって、三次元内のカメラの位置と姿勢をより高い精度で推定することができる。三次元空間をボクセルに分割し、個体数関数を使用して三次元ジオアークの重複を表すことによって、カメラの位置及び姿勢を効率的に決定することができる。この解決策は特に、画像センサを有するビークルの高度が未知のときに有用である。

三次元ジオアークを蓄積することにより、三次元空間にわたる角度と地物のペアの不一致に起因する誤差の影響を拡大させる一方で、より多くの角度が測定されて物体の地物のペアに割り当てられるにつれ、カメラの位置に信号が構築される、いわゆる三次元位置マッチングフィルタが実行される。これにより、三次元ジオアークは地物マッチングの誤差に対して非常に強固になり、可能性のある全ての角度と地物のペアの割り当てを包括的に検索する必要が回避される。三次元ジオアークを使用することで、位置特定の精度及び信頼度も継続的に更新されうる。更に、ＳＩＦＴ又はＳＵＲＦ等のスケール及び回転不変性の地物を使用することによって、完全な三次元位置特定プロセスはスケール及び回転不変性となり、ロバスト性と処理速度も高まる。

三次元空間的位置特定システムは、三次元の点が三次元ジオアークの内部にあるか、外部にあるかを決定することを含み、この決定は、例えば携帯電話及びタブレット用に開発されたもの等のマルチコアグラフィックスチップを同時に使用して、小規模のサイズ、重量、及び動力で実行されうる。上記空間的位置特定システムは、空間内の三次元物体周囲でドッキングさせる、あるいは操縦する必要がある空中ステーション、及び三次元物体周囲、及びＧＰＳが利用可能でないか、十分精度が高くない環境において操縦することが要求されるＵＡＶ、ミサイル、軍需物資のロイター飛行を含む自律空中ステーションに使用されうる。三次元空間的位置特定システムは、例えば携帯電話を使用した屋内又は屋外ナビ向けにも使用可能である。

空間的位置特定システムの態様は、コンピュータの方法、コンピュータシステム、又はコンピュータプログラム製品として具現化されうる。従って、空間的位置特定システムの態様は、専らハードウェアの実施形態、専らソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又は、ソフトウェア及びハードウェアの態様を組み合わせる実施形態の形態をとりうるが、本書ではそれらはすべて一般的に、「回路」、「モジュール」、又は「システム」と称されうる。更に、空間的位置特定システムの態様は、コンピュータ可読プログラムコード／命令を具現化する一又は複数のコンピュータ可読媒体において具現化される、コンピュータプログラム製品の形態をとりうる。

コンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されうる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体及び／又はコンピュータ可読記憶媒体でありうる。コンピュータ可読記憶媒体は、電気的、磁気的、光学の、電磁的、赤外線の、及び／又は半導体の、システム、装置、又はデバイス、或いは、それらの任意の好適な組み合わせを含みうる。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な実施例は、一又は複数の電線を有する電気接続、持ち運び可能なコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、持ち運び可能なコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、及び／又は、それらの任意の好適な組み合わせ、及び／又はそれらの同類を、含みうる。この開示の文脈において、コンピュータ可読記憶媒体は、命令を実行するシステム、装置又はデバイスによって使用するための、又はそれと接続しているプログラムを、包含又は記憶することが可能な、任意の好適な有形媒体を含みうる。

コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドにおいて又は搬送波の一部として、コンピュータ可読プログラムコードが具現化された伝播データ信号を含んでもよい。かかる被伝播信号は、電磁的形態、光学形態、及び／又は、それらの任意の好適な組み合わせを含むがそれらに限定されない、多種多様な形態のうちの任意の形態をとりうる。コンピュータ可読信号媒体は、命令を実行するシステム、装置、又はデバイスによって使用するための、又はそれと接続しているプログラムを、通信、伝播、又は伝送することが可能な、コンピュータ可読記憶媒体ではない任意のコンピュータ可読媒体を含みうる。

コンピュータ可読媒体で具現化されたプログラムコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ、及び／又はそれらの同類、及び／又は、それらの任意の好適な組み合わせを含むがそれらに限定されない、任意の適切な媒体を使用して伝送されうる。

空間的位置特定システムの態様向けの動作を実施するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ^＋＋、及び／又はそれらの同類といったオブジェクト指向型プログラミング言語、及び、Ｃプログラミング言語のような、従来的な手続き型プログラミング言語を含む、１つのプログラミング言語、又はプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれうる。プログラムコードは、専らユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、独立型のソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上でかつ部分的に遠隔コンピュータ上で、或いは、専ら遠隔コンピュータ又はサーバ上で、実行を行いうる。後半の想定では、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを通じて、ユーザのコンピュータに接続されてよく、かつ／又は、（例えばインターネットサービスプロバイダを使用して、インターネットを通じて）外部コンピュータへの接続が行われうる。

空間的位置特定システムの態様は、方法、装置、システム及び／又はコンピュータプログラム製品のフロー図及び／またはブロック図を参照して、以下に記載される。フロー図及び／又はブロック図における各ブロック及び／又はブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実装されうる。コンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、フロー図及び／又はブロック図の一又は複数のブロック内で特定されている機能／作用を実装するための手段を生成するように、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータ、又は、機器を作製するための他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに、提供されうる。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読媒体であって、コンピュータ可読媒体に記憶された命令が、製造品を作製するような特定の様態で機能するよう、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、及び／又は他のデバイスに指示しうる、コンピュータ可読媒体に記憶されることも可能であり、そのコンピュータプログラム命令は、フロー図及び／又はブロック図の一又は複数のブロック内で特定されている機能／作用を実装する命令を含む。

コンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブル装置で実行される命令が、フロー図及び／又はブロック図の一又は複数のブロック内に特定された機能／作用を実装するためのプロセスを提供するように、デバイス上で一連の動作ステップを実行してコンピュータ実装プロセスを行わせるために、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、及び／又は、他のデバイスに、読み込まれることも可能である。

図面内のいかなるフロー図及び／又はブロック図も、空間的位置特定システムの態様に係るシステム、方法及びコンピュータプログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能性、及び／又は動作を示すことを意図している。これに関して、各ブロックは、特定の論理機能（複数可）を実装するための一又は複数の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、又はコードの一部分を表わしうる。幾つかの実装では、ブロックに記載された機能が、図中に記載された順序から逸脱して現われることがある。例えば、関連する機能性に応じて、連続して示された２つのブロックが実際にはほぼ同時に実行されること、又は、それらのブロックが時には逆順で実行されることがある。各ブロック及び／又はブロックの組み合わせは、特定の機能又は作用を実行する、特殊用途ハードウェアに基づくシステム（又は、特殊用途のハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせ）によって実装されうる。

定義
本書で使用するジオアークは、物理的表面構成が地理的な性質のものであるか否かに関わらず、決定された画角と、物理的表面構成の基準表現内の選択された地物のペアを関連付けする数学モデルを指すものである。本書で使用される例示のジオアークは、空間内の２つの点を共通の画角または画角範囲で見た点の軌跡を表す、表面又は体積を有する自己交差またはスピンドルトーラスである。

実施例、構成要素及び代替手段
下記の節では、例示的な空間的位置特定システム及び／又は方法の選択された態様が記載される。これらの節の実施例は、例示を目的としており、本開示の範囲全体を限定するものと解釈すべきではない。各節は、１つ以上の個々の発明、及び／または、状況から得られるあるいは関連する情報、機能、及び／または構造体を含み得る。

実施例１：
ジオアーク位置特定システム（ＧＡＬＳ）において具現化されうる空間的な位置特定を行う方法のこの実施例１では、画像を使用して、画像内の検出された地物間に見られる角度を使用して、たとえばカメラ等の画像センサを有するビークルの位置を見つけることができる。この角度は、たとえば画像内の地物の位置に対する視野等のカメラのパラメータで決定する。画像内の２つの地物間の距離は、２つの地物間に見られる角度と直接の関係がある。マッピングされた地物のペアに測定された角度を割り当てることで、ワールド座標系内の可能性のあるカメラの（ｘ、ｙ、ｚ）座標位置が、図１に示すように、自己交差、またはスピンドルトーラス１００の表面に限定される。トーラス１００は、物理的表面構成１０６の少なくとも一部の基準表現内の識別された２つの識別された地物１０２、１０４の位置から生成される。基準表現は、物理的表面構成の記憶された基準マップまたはモデル、あるいは物理的表面構成の一部に記憶されうる、又は基準表現は、物理的表面構成、又は物理的表面構成の一部の記憶された基準画像でありうる。この実施例では、基準表現に含まれる物理的表面構成１０６の一部、及び物理的表面構成１０６の一部のセンサ画像は、第１の地物１０２を形成する角を有する建築物１０８を含む。建築物１０８は、第２の地物１０４を有する例えば別の建築物又は広い土地等の構造体１１０に支持される。上記物理的構造体は、共通の物理的構造体の構成要素であってもなくてもよい。

物理的表面構成１０６から離隔したビークル１１６によって支持されるカメラ１１２又は他の画像センサ１１４は、物理的表面構成１０６のセンサ画像を生成する。物理的表面構成１０６の基準表現は、ｘ、ｙ、及びｚ軸を有する一般座標原点１１８に対する地物の座標を含む、基準表現内の識別された物理的表面構成１０６の物理的地物とともに、システムメモリに記憶される。地物のペアを形成する物理的地物１０２、１０４の位置はそれぞれ、（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）、及び（ｚ_２、ｙ_２、ｚ_２）として識別される。地物１０２、１０４の間に延びる線の中心点は、（ｘ_ｃ、ｙ_ｃ、ｚ_ｃ）として識別される。

カメラ１１２は、視野１２０を有する。カメラ１１２によって生成されたセンサ画像において、物理的地物１０２、１０４は画角θだけ離れていてよい。当然ながらトーラス１００は、図１において点線によって示す連続的な表面１２２を有する。トーラス表面１２２の各点は同じ画角θを有し、これにより物理的表面構成１０６にかかわらず、カメラ１１２およびビークル１１６の可能性のあるすべての位置を形成する。

実施例２：
図２に、スピンドルトーラスの形態のジオアーク２００の第２の実施例を示す。ジオアーク２００は、センサ画像、及び基面２０８に配置された、たとえば地球の表面等の物理的表面構成２０６の少なくとも一部の基準表現内の識別された２つの地物２０２、２０４の位置から生成される。この状況は、空中プラットフォーム、または基面２０８から周知の高さＨだけ上にある他のビークル２１１に配置されたカメラ２１０に対応する。ジオアーク２００は、地物２０２、２０４の間の線の中心点に基点２１２を有する座標系によって画定される。このトーラスベースの座標系では、ｘ´軸は地物２０２、２０４の間の線上にあり、ｙ´軸は基面２０８において水平にｘ´軸に対して垂直に延び、ｚ´軸は基面から垂直に離間して延びる。

カメラとビークルの位置はしたがって、ジオアーク２００を有する、高さｚ´＝Ｈに配置されたセンサ平面２１４の交わる部分にあるように限定される。センサ平面２１４は、基面に平行し、カメラとビークルの高さにある。高さＨ＝０において、センサ平面２１４は基面２０８と同じ平面である。この交点はスピリック（ｓｐｉｒｉｃ）曲線２１６である。スピリック曲線２１６はジオアーク２００の一部であり、物理的表面構成２０６の基準表現における地物２０２、２０４の位置、及びカメラ２１０から見た地物２０２、２０４間の画角θに基づいて解析的に表現される。カメラ２１０及びビークル２１１の位置の決定はしたがって、スピリック曲線２１６上の位置に限定される。

図３〜５に、プロセスを図式的に示す。図３は、センサ画像３００のランドマークから識別された地物３０２、３０４を示すセンサ画像３００の図である。センサ画像３００は、基面の高さＨ上のところでビークルのカメラ３０６によって見た画角θを示している。

図４に、図３のセンサ画像３００として結像された物理的表面構成の基準表現４００を示す。この実施例では、基準表現４００は、センサ画像３００においても示された地物を示す基準マップ４０２である。基準マップ４０２は、図３に示す地物３０２、３０４に対応する地物４０４、４０６を有する。図の平面に基準マップ４０２によって提示される基面４１０に、地物４０４、４０６を含む基面の二次元ジオアーク４０８が配置されている。ジオアーク４０８は、カメラ４１２を支持しているビークル４１１が基面４１０の物理的表面構成に配置され、カメラ４１２が画角θを有した場合のジオアークを表す。

しかしながら、ビークル４１１とカメラ４１２が高さＨに配置されると、基面４１０上に平行移動したカメラの位置は必ずしも、ジオアーク４０８にあるわけではない。図２のトーラス２００を参照しながら説明したように、センサ平面のスピリック曲線４１４を基面４１０上に投影することによって、基面４１０にセンサ平面の二次元ジオアーク４１６が形成される。ジオアーク４１６の形状、サイズ、及び向きは、基準マップ４０２上の地物のペア４０４、４０６の位置、地面の上のカメラの高さＨ、及び地物４０４、４０６の間に見られる角度θによって決定される。基面４１０上のスピリック曲線４１４の投影は、（基面４１０上の）（ｘ´、ｙ´）における可能性のある一連のカメラの位置であり、これにより、基準マップ４０２上のセンサ平面の二次元ジオアーク４１６が画定される。二次元表現は本当の画角θを正確に表現するものではないため、画角θはジオアーク４１６における画角θ´として示される。角度測定における誤差に起因する位置特定の不確実性は、二次元ジオアーク４０８、４１６の非ゼロの厚さによって表される。

図５に、平行移動したセンサ平面のジオアーク４１６、及び識別されていない他の地物のペアに基づいて生成された２つの追加の平行移動したセンサ平面のジオアーク４１８、４２０を有する基準マップ４０２を示す。複数のジオアークの合計により、図２に示すように、ビークル及びカメラの位置が決定される。追加の平行移動した二次元ジオアークを蓄積することによって、平行移動したカメラ／ビークルの位置４２２をさらに高い精度および信頼度で決定することができる。つまり、図示した３つのジオアークすべては、位置４２２においてのみ同時に重複している。したがって、最も数多いジオアーク内に存在する３つのジオアーク４１６、４１８、４２０の位置を決定することによって、平行移動したカメラ／ビークルの位置４２２が識別される。本当のカメラの位置は、平行移動したカメラ／ビークルの位置４２２から高さＨだけ上のところである。

したがって、それぞれの地物のペアの角度を複数のマップ地物のペアに割り当てることによって、カメラ／ビークルの位置４２２が複数のトーラスの交わる部分に限定される。各トーラスは、角度測定及びマップ地物の位置における不確実性のために、非ゼロの表面厚さを有し、このため、交わる部分は実際には小さい二次元体積である。全ての角度がマップ地物のペアと正確にマッチした場合、カメラの位置を特定するのに、３つの地物から形成された３つの地物のペアで十分である。しかしながら、地物の位置および角度はかなり変動する可能性があるため、より多くの地物のペアを使用することによって、位置特定の精度が改善される。複数のトーラスの三次元の交わる部分を見つけることは、現代のグラフィックプロセッサで効率的に実施されうるが、たとえば高度計またはレーザ測距器等の別のセンサを使用して、地面の上のカメラの高さＨを測定することにより高さまたはｚ寸法をなくすことによって計算負荷が大幅に削減されうる。そして、三次元ではなく二次元で処理が実施される。

各ジオアーク４１６、４１８、４２０内の基準表現４００のすべてのピクセルに例えば１の値等の固定値を割り当てた後に、ジオアーク４１６、４１８、４２０によって寄与される値を加算することによって、位置信号のピークがカメラ／ビークルの位置４２２において高まる。例えばジオアークの位置４２４等の位置の「ノイズ」を発生させる予期しない重複も起こるが、このような重複の可能性は、重複値とともに急速に減少する。各ジオアークは、可能性のある一連のカメラ／ビークルの位置についての証拠を提供し、重複度は位置に対する信頼度である。

実施例３
例えばセンサ１１４又はカメラ１１２、２１０、３０６又は４１２等の画像センサを有するビークル１１６等のビークルの空間的位置を決定する方法６００の一例を図６に示す。図６は、例示的な方法における空間的位置特定システムの一実施形態によって実施される工程を示すフロー図であり、本方法の完全なプロセス又はすべてのステップを列挙しているわけではない。方法６００の様々なステップを後述し、図６に示すが、ステップは必ずしもすべて実行する必要はなく、場合によっては、図示した順序とは異なる順序で実行されることもある。本方法６００は、特に、ビークルの位置を特定する他の技術が利用可能でないときに有用である。

方法６００は、既知の距離Ｈだけ物理的表面構成１０６、２０６から離隔した位置４２２から、物理的表面構成１０６、２０６の一部の画像３００を、たとえばカメラ１１２、２１０、３０６、又は４１２等のセンサ１１４から取得するステップ６０２を含む。ステップ６０４において、取得した画像３００内の地物３０２が識別される。本方法は更に、取得した画像３００内の識別された地物３０２、３０４を、物理的表面構成１０６，２０６の一部の基準表現４００、４０２内の識別された地物４０４、４０６に関連付けするステップ６０６を含む。ステップ６０８において、基準表現内の対応する識別された地物のペア４０４、４０６を有する、取得した画像３００内の複数の地物のペア３０２、３０４が選択される。ステップ６１０において、最初の地物のペアが選択される。取得した画像３００内の各選択された地物のペアに対し、本方法は、ステップ６１２においてセンサ（カメラ３０６）からの地物のペア３０２、３０４間の画角θを決定することと、ステップ６１４において、決定された画角θと、基準表現４００内の選択された地物のペア４０４、４０６とを関連付けする三次元ジオアーク４０８を生成することと、ステップ６１６において、物理的表面構成（１０６、２０６）の一部から既知の距離Ｈだけ離間して配置された、ジオアーク２００のスピリック曲線２１６又はセンサ平面のジオアーク４１６、４１８、４２０等の選択部分を決定することとを含む。ステップ６１８において、別の選択された地物のペアがあるか否かが決定される。それがある場合、ステップ６１０、６１２、６１４、及び６１６が繰り返される。本方法はまた、ステップ６２０において、選択された地物のペアに対するジオアーク４１６、４１８、４２０の選択部分が重複する位置４２２、４２４を識別することを含む。

各ピクセルに対して集計されたジオアーク値のピーク値に位置するピーク値によって表す位置特定信号Ｓ_ｌｏｃは、
Ｓ_ｌｏｃ＝Ｎ_ｃ＝ｍ_ｖ（ｍ_ｖ−１）／２
の値を有し、Ｎ_ｃは、基準表現のピクセルにおいて重複するジオアークの数であり、ｍ_ｖは、カメラ画像３００内の検出された有効な地物３０２、３０４の数であり、例えば基準マップ４０２にあり、正確に割り当てられた測定された地物のペアの角度θを有する地物のペアの１つである地物４０４、４０６である。ランダムな位置４２４においてＮ_ｃジオアークが偶然重複する確率は、ジオアークの面積の分数の積である。

上記式において、Ｌ^２はＬ×Ｌマップの面積であり、Ａ_ｎはジオアークｎの面積である。Ｐ_ｃは、Ｎ_ｃとともに急速に減少し、位置特定信号Ｓ_ｌｏｃはＮ_ｃとともに直線的に、また有効な地物の数とともに二次的に増加する。

シミュレーションが実施され、カメラ画像内のランダムに分布した５０個の地物が検出され、次にマップの地物と正確にマッチングし、正確に割り当てられた角度測定を有する地物のペアの１つであった地物の数ｍ_ｃが変更された。５０個の地物のうち１２個のみが正確に割り当てられていても、Ｓ_{ｎｏｉｓｅ}よりもＳ_ｌｏｃの方が大きく、結果的な信号対ノイズ比が高いことがわかった。方法６００はしたがって、地物の検出、マッチング、及び角度の割り当てにおいて大幅な誤差があるときに、信頼性の高い結果を生む。したがって、ほんのわずかのジオアークが有効である場合、上記誤差に起因して、位置特定信号Ｓ_ｌｏｃがノイズ信号Ｓ_{ｎｏｉｓｅ}を上回るため、許容範囲である。

実施例４：
幾つかの実施例では、マップ地物データベースを区分にセグメント化することにより、計算負荷が削減され、マルチコアプロセッサを使用することにより効率的な平行化が可能になる。図７に、例えばカメラ３０６、４１２等の画像センサを有する、例えばビークル１１６、４１１等のビークルの空間的な位置特定を行う、全体的に６００で示す空間的な位置特定を行う方法６００の一例として、ＧＡＬＳ方法７００の一例を示す。図７は、例示的な方法の空間的位置特定システムの一実施形態によって実施される工程を説明するフロー図であり、本方法の完全なプロセス又はすべてのステップを列挙しているわけではない。方法７００の様々なステップが後述され、図７に示されているが、ステップは必ずしもすべて実行される必要がある訳ではなく、場合によっては、図示した順序とは異なる順序で実行されることもある。方法６００と同様に、ビークルの位置を特定する他の技術が利用可能でないときに、方法７００が有用である。

方法７００は、ステップ７０２において、物理的表面構成の一部のカメラ画像３００を取得することを含む。例えば、カメラ１１２、３０６、４１２は、例えば有人又は無人航空機（ＵＡＶ）、ドローン、又は他のタイプの航空機等のプラットフォームの下の地面のセンサ画像３００を生成する空中カメラであってよく、地面より上のカメラ１１２、３０６、４１２の高さを決定するために高度計又は能動的レンジファインダが使用される。他の実施例では、カメラ１１２、３０６、４１２は、例えばボート、船、又は他の水上船等の他の種類のビークル、又は車、トラック、オールテラインビークル（ＡＴＶ）等、又は他の陸上車に装着されたカメラでありうる。

方法７００はまた、カメラ画像３００内の地物３０２、３０４をステップ７０４において検出すること、又は識別すること、及び例えばステップ７０６において、地物のペアの画角θを、測定すること等によって決定することも含む。地物をマッチングしているときに、検索を関連次元に限定しやすくするために、地物がスケール及び回転不変であることが好ましい。上述したＳＩＦＴ地物等の、上記の地物を検出する方法が幾つか開発されている。

カメラ画像３００に結像された物理的表面構成の一部を含む、物理的表面構成の基準マップ４０２は区分に分割され、これはタイルとも称される。幾つかの実施例では、区分は、カメラ３０６の視野よりも狭い面積に対応する。基準マップ８０２の一部８００を分割した例を、図８に示す。この実施例では、マップ部分８００は９つの区分又はタイル８０４に分割されている。タイル８０４は図示したように、タイル８０４Ａ〜８０４Ｉを含む。

タイル８０４が重複する、あるいは隙間を作らずにマッピングされた面積８００をカバーすることが好ましい。各タイルに含まれる地物のリストが、それぞれのタイル８０４Ａ〜８０４Ｉに関連付けられて記憶される。複数のプロセッサコアの各プロセッサコアを使用して、それぞれの割り当てられたタイルに処理を実施することができる。例えば基準マップ８０２が記憶されたデータベースから、マップのタイル８０４Ｅがステップ７０８において選択される。選択されたタイル８０４Ｅ、及びタイル８０４Ｅの面積を越えて広がる拡大面積８０６に存在する地物の関連リストも、ステップ７１０においてデータベースから選択される。図８内の点線で表す外側境界を有する拡大エリア８０６は、例えばカメラ３０６、４１２の視野に対応しうる。各拡大面積８０６は、面積８０４Ｅの上のカメラから見える地物を含有することが好ましい。この実施例では、拡大面積８０６は、タイル８０４Ｅ、及びタイル８０４Ａ〜８０４Ｄと８０４Ｆ〜８０４Ｉの一部を含む。他のタイルの面積と重複して拡大エリア８０６を形成するタイル８０４Ｅの面積は、基準マップ８０２の地物の地形及び分布によって変化しうる。

次に、ステップ７１２において、マップの地物のペアが、カメラ画像３００内の識別された地物のペアとマッチングされる、あるいはそうでなければ関連付けられる。次に、ステップ７１４において処理する地物のペアが選択される。それぞれのプロセッサコアは、識別された地物に対して測定された地物のペアの画角θを受信する。良好な位置特定が得られなさそうな地物のペアと角度の組み合わせが、フィルタリング除去される。フィルタリングは、ジオアークの不確実性が基準マップ４０２の地物のペアの角度値と位置に依存するため、これらの値を使用して実施されうる。

残ったマップの地物のペアの位置と角度、そしてカメラの高さを次にステップ７１６で使用して、マップタイル８０４Ｅ内の例えばジオアーク４１６、４１８、４２０等のジオアークが計算される。次にステップ７１８において、各ピクセルが含まれるジオアークの数が決定され、その後ジオアークの数が最も多い一または複数のピクセルが決定される。カメラとビークルの位置は、ジオアークが最大限に重複する位置によって得られる。図９に、図８のタイル８０４Ａ〜８０４Ｉに対応する各区分９０４Ａ〜９０４Ｉに対して生成されたジオアークのセグメント９００の一例を示す。最大数のジオアークの重複は、マップの位置９０６にあり、これは、基準マップ８０２上の平行移動したカメラとビークルの位置に対応する。

タイルを同時に、また個別に処理することができるため、プロセッサの数に逆比例する複数のプロセッサを使用して、ＧＡＬＳ処理時間が大幅に削減される。ＧＡＬＳ処理フローの実演では、オハイオ州立大学で引き継がれたＣＳＵＡＶ広域結像データセットからのフレームをカメラ画像として使用した。カメラ画像は、２３．９度の視野で６９０×４６０メートルの面積をカバーする６６８×１００１ピクセルからなり、１６３０ｍの高さから記録された。回転及びスケール不変のＳＩＦＴアルゴリズムを使用して地物が検出され、カメラのパラメータを使用して地物のペア間の角度が測定された。合計で１１６個のＳＩＦＴ地物が検出された。基準マップとして、グーグルアースの同じエリアからの画像が使用された。基準マップ画像は、カメラ画像とは異なるカメラで異なる日の時間帯に、異なる向きで記録されたものである。加えて、画像が異なる時に撮影されたため、幾つかの建築物が異なっていた。次に、基準マップからＳＩＦＴ地物が抽出され、カメラの地物とマッチングされた。カメラ画像と基準マップの両方の地物に対して、同じＳＩＦＴアルゴリズムとパラメータが使用された。１１６個のカメラの地物のうち、２０個がマップの地物に割り当てられたが、正確に割り当てられたのは１２個のみだった。したがって、地物の割り当てのうち約１０％のみが有効であった。

カメラがまっすぐに下を向いていることにより、画像の中央がカメラの位置に対応すると仮定すると、位置特定のピークは１６×６６ｍの面積であり、位置誤差は１４０ｍであった。位置特定信号のピーク値１２は、正確に地物を割り当てる割合が低いにもかかわらず、他の重複値よりも大幅に高かった。間違った位置に対応する他の８個のタイルの最大ノイズ信号は、低い偽位置特定速度である３であった。デスクトップコンピュータのＭａｔｌａｂでは、実行時間は３．９秒であった。マッチした地物の数が少なく、ジオアークの数が減ったため、マッチしていないタイルの処理時間は短かった（１．９秒）。実際のＧＡＬＳシステムには必要とされない、コンピュータスクリーン上にジオアークを描くのに要する時間が実行時間を大幅に占めた。Ｍａｔｌａｂはまた、埋め込まれた実装よりもかなり遅いものである。埋め込まれた実装により、かなり速くなることが期待される。

実施例５：
この実施例は、体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される基準表現を使用する例示的な空間的位置特定システム及び方法である（図１及び１０参照）。図１０は、例示的な方法の空間的位置特定システムの一実施形態によって実施される工程を説明するフロー図であり、本方法の完全なプロセス又はすべてのステップを列挙しているわけではない。方法１０００の様々なステップを後述し、図１０に示したが、ステップは必ずしもすべて実施される必要がある訳ではなく、場合によっては、図示した順序とは異なる順序で実施されることもある。ＧＰＳ又は他の位置特定システムが利用可能でないときに、この方法及び対応する空間的位置特定システムを使用することができる。

この実施例では、上述したシステム及び方法とともに、三次元空間的な位置特定を行う方法１０００は、ステップ１００２において、物理的表面構成１０６から離隔した位置から、ビークル１１６によって支持される例えばカメラ１１２等のセンサ１１４から物理的表面構成１０６の一部のセンサ画像を取得する。ステップ１００４において、取得した画像内の地物が識別される。ステップ１００６において、取得した画像内の識別された地物が、物理的表面構成の一部の三次元基準表現内の識別された地物に関連付けられる。三次元基準表現は、体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される。図１では、カメラ１１２と関係がなくてよい位置に座標原点１１８を有する直交座標によって、三次元空間が定義される。基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得した画像内の複数の地物のペアがステップ１００８で選択される。

次に、取得した画像内の各選択された地物のペアに対して、一連のステップが実施される。ステップ１０１０において、最初の、又は次の地物のペアが選択される。ステップ１０１２において、センサからの地物のペア間の画角が決定される。ステップ１０１４において、決定された画角と、基準表現内の選択された地物のペアとを関連づける三次元ジオアークが生成される。上述したように、トーラス１００は三次元ジオアークの一例である。ステップ１０１６において、生成されたジオアークに含まれるボクセルが識別される。

ステップ１０１８において、ステップ１０１０、１０１２、１０１４、及び１０１６がまだ実施されていない、追加の地物のペアが存在するかが決定される。存在する場合、次に追加の地物のペアが選択され、これらのステップが実施される。

処理する追加の地物のペアがない場合、次にステップ１０２０において、本方法は、各識別されたボクセルに対して、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を集計することを含む。ステップ１０２２において、識別された一又は複数のどのボクセルが、最も数多いジオアーク内に含まれているかが決定される。

実施例６：
この実施例は、体積要素（ボクセル）の三次元空間で定義される基準表現と、プロセスにおける不確実性を表す厚さを有するジオアークとを使用する、例示的な空間的位置特定システム及び方法である（図１、１０、１１及び１２参照）。

図１０の方法１０００、また上記の他の図面を参照しながら説明したように、この空間的位置特定の実施例はカメラ画像を使用し、方法１０００のステップ１００２、１００４、１００６、及び１００８を参照しながら説明したように、カメラ画像内で検出され、物理的表面構成１０６の三次元基準表現内の識別された地物とマッチした地物１０２、１０４間のカメラ１１２からの画角θを使用して、カメラ１１２の位置、そしてそれによってビークル１１６の位置を見つける。上記方法は、例えばＧＰＳ等の外部技術ベースの位置特定システムが利用可能でないときに特に有益である。

記述したように、センサ画像内の２つの地物間の距離が２つの地物間に見られる角度と直接的関係を有するため、画角θはカメラのパラメータから決定される。マッピングされた地物のペアに測定された画角θを割り当てることにより、三次元座標内の可能なカメラの（ｘ、ｙ、ｚ）位置が、図１に示すように、自己交差トーラス、またはスピンドルトーラス１００の表面に限定される。地物のペアの画角が複数のマップの地物のペアの各々に割り当てられた場合、カメラの位置は、複数のトーラスの交わる部分に限定され、このプロセスは、図１０を参照しながら説明した方法１０００に含まれる。

この実施例では、ステップ１０１４で生成された各ジオアークは、画角の測定と、マップの地物の位置との不確実性のために、非ゼロの表面厚さを有する。特定の画角に基づくトーラスは、厚さを有さない表面である。厚さはしたがって、不確実性レベルに対応する画角の範囲によって定義されうる。厚さを有するジオアークはしたがって、最大又は最高の画角を使用して生成された内側トーラスと、最小又は最低の画角を使用して生成された外側トーラスとの間の空間によって定義されうる。これは、予期される画角値と、予期される画角からの範囲内の点を使用して生成されたジオアークと同等にみなされる。２つのジオアークの交わる部分はしたがって、小さな三次元体積である。全ての角度がマップの地物のペアと正確にマッチすれば、カメラの位置を特定するのに３つの地物から形成された３つの地物のペアで十分である。しかしながら、地物の位置と角度が不確実なときは、より多くの地物のペアを使用して位置特定の精度を改善する。

二次元ジオアークについて上述した方法と同様に図式的に示したが、スピンドルトーラスとして定義される複数のジオアークの三次元の交わる部分を見つけることは、三次元ジオアークを使用し、ピクセルに対してではなく、各ボクセルに対する重複が決定される。しかしながら、可変解像度で三次元マップ空間をボクセルに分割し、個体数関数を使用して三次元ジオアークが重複する三次元空間内の領域の空間分布を表すことによって、計算負荷が削減されうる。

図１のトーラス１００の「極」又は軸における地物１０２、１０４によって示される、任意の三次元位置にある地物を有する三次元マップにおいては、三次元スピンドルトーラス１００は、地物１０２、１０４の画角θを有する、カメラ１１２の（ｘ、ｙ、ｚ）空間内の可能な位置を表す表面１２２を有する三次元ジオアークを形成する。二次元ジオアークを、図１に示すように三次元スピンドルトーラスに一般化することができる。

図１１に、物理的表面構成の少なくとも一部の基準表現内の識別された２つの地物１１０６、１１０８に対するジオアーク１１０４を表す表面１１０２を有する三次元トーラス１１００を示す。トーラス１１００は、地物１１０６、１１０８の位置間のｚ´軸の中心に位置する座標原点１１１０を有する、トーラス中心（ｘ´、ｙ´、ｚ´）座標において定義される。トーラス１１００及びジオアーク１１０４は、カメラの画角θにおける地物１１０６、１１０８に対する可能な位置を表す。

説明したように、既定のカメラの位置に対する複数の三次元ジオアークは、三次元グラフィックオブジェクトとして扱われ、ともに加えられうる。位置特定信号Ｓ_ｌｏｃ（集計したジオアークのピーク値に位置する）は、
Ｓ_ｌｏｃ＝Ｎ_ｃ＝ｍ_ｖ（ｍ_ｖ−１）／２
の値を有することになり、上記式において、ｍ_ｖは、カメラ画像内の有効な検出された地物の数、例えば、三次元マップ内にあり、正確に割り当てられた測定された地物のペアの角度を有する地物のペアの１つである地物の数である。ランダムな位置においてＮ_ｃ三次元ジオアークが偶然重複する確率は、三次元ジオアークの体積の分数の積である。

上記式において、Ｌ^３はＬ×Ｌ×Ｌ基準マップの体積であり、Ｖ_ｎは三次元ジオアークｎの体積である。Ｐ_ｃは、Ｎ_ｃとともに急速に減少し、位置特定信号Ｓ_ｌｏｃはＮ_ｃとともに直線的に、また有効な地物の数とともに二次的に増加する。三次元ジオアークシステム及び方法はしたがって、地物の検出、マッチング、及び角度の割り当てにおいて大幅な誤差があるときに、信頼性の高い結果を生む。したがって、ほんのわずかの三次元ジオアークが有効である場合、上記誤差に起因して、位置特定信号Ｓ_ｌｏｃがノイズ信号Ｓ_{ｎｏｉｓｅ}を上回るため、許容範囲である。

位置特定信号のピークを見つける１つの方法は、三次元ジオアークの図を図式的に加えた後に、二次元ジオアークの位置特定について上記したように、三次元マップの重複が最も多いところを探すことである。この方法では、三次元空間をボクセルに分割する。次に、三次元ジオアークを加える代わりに、各ボクセルをテストして、図１２に示すように、不確実性を表す厚さを有する三次元ジオアーク１２００の断面を使用して、中心点が三次元ジオアークの内側にあるか外側にあるかを決定する。

既定の画角θ／地物のペアに対する可能なカメラ位置の体積は、地物１２０６、１２０８の測定された画角θの可能な最大値及び最小値によって定義される、２つのスピンドルトーラス１２０２、１２０４の体積間の差によって与えられる。可能なカメラの位置は図１２の領域に制限され、図１２の領域は、外側トーラス１２０２の内側及び内側トーラス１２０４の外側の両方である三次元の点からなる。これを本書では「内外試験」と呼ぶ。

外側トーラス１２０２は、画角θ_Ｏ＝θ−△θを表し、断面半径Ｒ_Ｏを有する。内側トーラス１２０４は、画角θ_Ｉ＝θ＋△θを表し、断面半径Ｒ_Ｉを有し、曲率中心は、地物１２０６、１２０８の相対位置を通過するｚ´軸からの距離ｒ_ｌである。画角θ_Ｏは、画角θ_Ｉより小さい。基準マップの地物１２０６、１２０８間の距離ｃと、測定不確実性△θとともに観察された角度θを仮定して、ボクセルが三次元ジオアークによってカバーされているかを決定するために、図１２に表される単純な内外試験が実施される。カバーされている場合、ボクセル位置に対する個体数関数の値は１ずつ増加する。

外側トーラス１２０２の内側にあるべき既定の座標（ｘ´、ｙ´、ｚ´）の内点試験は

であり、内側トーラス１２０４の外側にあるべき既定の座標の内点試験は

ここで、

及び

が成り立つ。

三次元ジオアークとボクセル全てにわたって繰り返した後に、ボクセルの最大の個体数関数によってカメラの三次元位置が与えられる。

図１２の内外試験では、地物を分離する線がｚ軸と合致し、座標原点の中心にあると仮定する。トーラスに関係がない座標原点によって定義された三次元空間内の任意の位置（ｘ、ｙ、ｚ）における地物を扱うために、図１１及び１２に示すように内外試験用に、地物の座標に座標変換を適用し、各三次元ジオアークを標準位置及び姿勢に平行移動して配向させる。つまり、遠隔座標原点１１８に基づく図１のトーラス１００の座標（ｘ、ｙ、ｚ）が、座標原点１１１０に基づくトーラス１１００の座標（ｘ´、ｙ´、ｚ）に変換されるということである。

これは、（ｘ、ｙ、ｚ）座標系を最初にＴ＝−［ｘ_Ｃ、ｙ_Ｃ、ｚ_Ｃ］によって平行移動させることによって行うことができ、図１のトーラス１００について示すように、（ｘ_Ｃ、ｙ_Ｃ、ｚ_Ｃ）は地物の位置間の線の中心点である。次に、トーラスをｚ軸周囲でαによって回転させ、またｙ軸周囲でβによって回転させ、下記式が成り立つ。

回転行列は、以下の通りである。

次に、結果として得られた（ｘ´、ｙ´、ｚ´）座標系の点に適用される内外試験を適用することができる。

幾つかの実施形態では、陥凹形成又は空間的に変動する三次元解像度を使用して、物理的表面構成を含有するシーンに適合された空間的ボクセルサンプリングを使用して、個体数関数の計算が削減される。例えば、最初は大きい角度不確実性、及び粗いサンプル間隔を適用することができる。これは、例えば大きいボクセルサイズを使用することによって達成可能である。角度不確実性及びサンプル間隔を２回目の繰り返しにおいて縮小させ、最初の計算の微調整をすることができる。この繰り返しを、高い個体数関数値を有する対象の領域又は他の部分に限定することができる。したがって、ボクセルサイズは少なくとも一部において、各ボクセルに対し、ボクセルが含まれるジオアークが生成された数の合計に基づくものであってよい。

加えて、同時に異なる領域を計算するために、処理を分割して、複数の並列プロセッサにわたって空間的に及び効率的に配分することができる。例えば、三次元基準マップを三次元区分に分割することができる。したがって、タイルは、図８に示す二次元基準マップ８０２について説明した二次元（ｘ、ｙ）タイル８０４の代わりに、ｚ方向に非ゼロの次元も有する空間の三次元（ｘ、ｙ、ｚ）領域に拡大される。次に、複数の個別部分の複数の各々に対し、各々の個別部分それぞれのボクセルが、生成されたジオアーク内に含まれるかを識別することによって、プロセスが同時に繰り返される。

実施例７：
この実施例は、物理的表面構成の基準表現の一例である地物基準マップを生成する工程の一例である（図１３参照）。図１３は、例示的な方法の空間的位置特定システムの一実施形態で実施される工程を示すフロー図であり、本方法の完全なプロセス又はすべてのステップを列挙しているわけではない。方法１３００の様々なステップが後述され、図１３に示されているが、ステップは必ずしもすべて実行される必要がある訳ではなく、場合によっては、図示した順序とは異なる順序で実施されることもある。

この実施例では、基準表現を生成する方法１３００は、物理的表面構成を含むシーンの三次元モデルを取得するステップ１３０２を含む。ステップ１３０４において、モデルから離隔した位置からの複数のモデルの視点の各視点に対し、最初の又は次のモデルの視点が選択される。ステップ１３０６において三次元モデルの画像が記録され、ステップ１３０８において二次元画像の地物が検出される。ステップ１３１０において、二次元画像内の検出された地物がシーンの三次元モデル内の地物とマッチされ、次に三次元モデル内のマッチした地物に再度投影されて、マッチした地物の三次元位置が決定される。ステップ１３１２において、追加の選択された視点が存在するかが決定される。存在する場合、処理はステップ１３０４に戻る。そうでなければ、ステップ１３１４において、物理的表面構成に対してビークルの空間的な位置特定を行うのに使用するために、三次元モデル、地物、及び位置が記憶される。

実施例８：
この実施例は、三次元座標空間に位置する物理的表面構成に対して、ビークルの空間的な位置特定を行うための例示の方法である（図１４参照）。図１４は、例示的な方法の空間的位置特定システムの一実施形態で実施される工程を示すフロー図であり、本方法の完全なプロセス又はすべてのステップを列挙しているわけではない。方法１４００の様々なステップが後述され、図１４に示されているが、ステップは必ずしも全て実行する必要がある訳ではなく、場合によっては、図示された順序とは異なる順序で実施することもある。

この実施例では、空間的な位置特定を行う方法１４００は、方法１３００において生成された三次元モデルの三次元マップ空間を、任意選択的な陥凹形成及び／又はサブサンプリングでゼロの値のボクセルに分割するステップ１４０２を含む。サブサンプリングの例には、同時に平行して処理するために三次元マップ空間を区分又は領域に分割すること、及び／又はボクセル位置におけるジオアークの重複に基づくボクセルサイズの増分修正が含まれうる。ステップ１４０４において、例えばカメラ等のセンサによる画像が記録される、あるいは他の方法で取得される。ステップ１４０６において、取得された画像内の地物が識別され、ステップ１４０８において、取得された画像内の識別された地物が、方法１３００において取得された三次元基準マップの地物の二次元画像とマッチされる。地物は、例えばＳＩＦＴ又はＳＵＲＦ地物等の回転及びスケール不変の地物であることが好ましく、ステップ１４１０において、マッチした地物のペアのペア角度分離（画角θ）が測定される。

各三次元マップの地物のペア、関連の測定された画角θ、及び関連の角度測定の不確実性に対し、及び既定のボクセルサイズに対し、下記のステップが実施される。ステップ１４１２において、最初の又は次の地物のペアが選択される。ステップ１４１４において、選択された地物のペア、及び関連の画角に基づいて、ジオアーク１００が生成される。カメラ位置の不確実性は、三次元ジオアークの非ゼロの厚さとして表されうる。ステップ１４１６において、選択されたボクセルの座標は、ジオアーク１１００、１２００等について説明したように、地物のペア及び測定された画角θに対する三次元ジオアークと整合する座標系に変換される。

ジオアーク１２００について説明したように、ステップ１４１８において、全ての選択されたボクセルに対して内外試験が実施され、各ボクセルの中心点が例えば外側トーラス１２０４等の最小角度のトーラスの中にあり、例えば内側トーラス１２０２等の最大角度のトーラスの外にあるかが決定される。そうである場合、ボクセル値は１ずつ増加する。

ステップ１４２０において、処理すべき別の地物のペアが存在するかが決定される。存在する場合、処理はステップ１４１２に戻る。存在しない場合、ステップ１４２２において、選択されたボクセルに対して変更されたボクセルサイズを使用して処理を繰り返すべきかが決定される。例えば、ボクセルの個体数関数により、多数のジオアークを有するボクセルが識別されると、ボクセルサイズが限定された三次元空間に縮小され、大きいボクセルが占める空間に対して小さいボクセル面積を使用して再決定がなされうる。画角の不確実性レベルに対し、同様のプロセスが実施されうる。より詳細のプロセスが選択された場合、次にステップ１４２４において例えば小さいボクセルサイズ等の異なるボクセルサイズが選択され、最初の地物のペアを選択するために処理はステップ１４１２に戻る。

ステップ１４２２において、ボクセルサイズを変更しないことが決定された場合、次にステップ１４２６において、三次元基準マップ内の最大のボクセル値を見つけることによってカメラの位置が決定される。オプションとして、ステップ１４２８において、最大のカメラ位置信号に寄与する地物のペアに属する地物のカメラ画像内の位置から、カメラの姿勢も決定されうる。したがって、ＧＰＳの場合と同様に、外部技術に頼らずに、カメラと、カメラを支持するビークルの位置特定情報が決定される。

実施例９：
図１５に示すように、この実施例は、本開示の態様に係るデータ処理システム１５００である。この実施例では、データ処理システム１５００は、空間的位置特定システム１５０１及び関連方法の態様を実装するのに適切な例示的なデータ処理システムである。より具体的には、幾つかの実施例では、データ処理システム（例えば、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ）の実施形態であるデバイスは、上述の方法の幾つか、あるいは全てを実施しうる。例えば、ビークルは、常駐カメラ１１２によって取得された画像を使用して、ビークルの位置を決定するための常駐データ処理システムを有しうる。

この実施例では、データ処理システム１５００は通信フレームワーク１５０２を含む。通信フレームワーク１５０２は、プロセッサユニット１５０４、メモリ１５０６、固定記憶装置１５０８、通信ユニット１５１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２、及びディスプレイ１５１４の間の通信を提供する。メモリ１５０６、固定記憶装置１５０８、通信ユニット１５１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２、及び例えばカメラ１１２等のセンサ１５１４は、通信フレームワーク１５０２を介してプロセッサユニット１５０４がアクセス可能なリソースの実施例である。空間的位置特定システム１５０１は、センサ１５１４を含みうる。

プロセッサユニット１５０４は、メモリ１５０６に読み込まれうる命令を実行する役割を果たす。プロセッサユニット１５０４は、特定の実装に応じて、幾つかのプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は他の何らかのタイプのプロセッサであってよい。更に、プロセッサユニット１５０４は、単一チップ上でメインプロセッサが二次プロセッサと共存する幾つかの異種プロセッサシステムを使用して実装されうる。別の実施例として、プロセッサユニット１５０４は、同じタイプのプロセッサを複数個含む対称型マルチプロセッサシステムであってもよい。

メモリ１５０６及び固定記憶装置１５０８は、記憶デバイス１５１６の一例である。記憶デバイスは、一時的にもしくは恒久的に情報を記憶することが可能な任意のハードウェアであり、この情報は、例えば 非限定的な例として、データ、機能的形態のプログラムコード、及び、他の好適な情報などである。

記憶デバイス１５１６は、これらの実施例では、コンピュータ可読記憶デバイスとも称される。これらの実施例では、メモリ１５０６は、例えば、ランダムアクセスメモリ、或いは、任意の他の適切な揮発性又は不揮発性の記憶デバイスであってもよい。固定記憶装置１５０８は、特定の実行態様に応じて様々な形態をとってもよい。

例えば、固定記憶装置１５０８は、一又は複数の構成要素又はデバイスを含んでもよい。例えば、固定記憶装置１５０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光ディスク、書換え可能磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせであってもよい。固定記憶装置１５０８によって使用される媒体はまた、着脱可能なものであってもよい。例えば、着脱可能なハードドライブが、固定記憶装置１５０８に使用され得る。

通信ユニット１５１０は、これらの実施例では、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの例では、通信ユニット１５１０は、ネットワークインターフェースカードである。通信ユニット１５１０は、物理的通信リンク及び無線通信リンクのいずれか又はそれら両方を使用することによって、通信を提供しうる。

入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２により、データ処理システム１５００に接続されうる他のデバイスとのデータの入出力が可能になる。例えば、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の何らかの好適な入力デバイスを通じて、ユーザ入力のための接続を提供しうる。更に、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２は、プリンタに出力を送信しうる。ディスプレイは、ユーザに情報を表示する機構を提供し、タッチスクリーンである場合は入力デバイスとして機能する。

例えば基準マップ４０２等の基準表現４００、及び関連の地物、位置及び関連データは、固定記憶装置１５０８の一部として基準データベースに記憶されうる。あるいは、基準データベースは、プログラムコード１５１８を実行しうるデータプロセッサに対して離れて位置する記憶デバイスに記憶されうる。プロセッサユニット１５０４はまた、カメラ又はセンサ１５１４とも通信することができ、センサは一または複数の目的画像（例えば本書で説明した一または複数の方法によって使用されるべきセンサの視野内のシーン）をキャプチャすることが可能でありうる。センサ１５１４は、データ処理システム１５００内の通信フレームワーク１５０２に直接連結されうる、あるいは、点線で示すように、通信ユニット１５１０を介して間接的に接続されうる。センサ１５１４は、例えばビークルに常駐していてよく、データ処理システム１５００は、地上設置の、遠隔の、又は他のステーションに常駐し、この場合センサ画像は遠隔データ処理システムに伝送される。

オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムに対する命令は、通信フレームワーク１５０２を介してプロセッサユニット１５０４と通信する記憶デバイス１５１６内に配置されうる。これらの実施例では、命令は、固定記憶装置１５０８上で機能的形態をとる。これらの命令は、プロセッサユニット１５０４による実行のためにメモリ１５０６に読み込まれてもよい。種々の実施形態のプロセスは、メモリ１５０６などのメモリに配置されうる命令を実装したコンピュータを使用して、プロセッサユニット１５０４によって実施することができる。

これらの命令は、プログラム命令、プログラムコード、コンピュータ可用プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと呼ばれ、プロセッサユニット１５０４内のプロセッサによって読み込まれて実行される。種々の実施形態のプログラムコードは、メモリ１５０６又は固定記憶装置１５０８などの種々の物理的な又はコンピュータ可読の記憶媒体上に具現化されうる。

プログラムコード１５１８は、選択的に着脱可能であるコンピュータ可読媒体１５２０に機能的形態で置かれ、プロセッサユニット１５０４によって実行するためにデータ処理システム１５００に読み込ませたり、転送したりしてもよい。これらの実施例では、プログラムコード１５１８及びコンピュータ可読媒体１５２０は、コンピュータプログラム製品１５２２を形成する。一実施例では、コンピュータ可読媒体１５２０は、コンピュータ可読記憶媒体１５２４又はコンピュータ可読信号媒体１５２６になりうる。

コンピュータ可読記憶媒体１５２４は、例えば、固定記憶装置１５０８のパーツであるハードドライブなどのように、記憶デバイス上に転送するための固定記憶装置１５０８のパーツであるドライブ又は他のデバイスに挿入又は配置される光ディスク又は磁気ディスクなどを含みうる。コンピュータ可読記憶媒体１５２４はまた、データ処理システム１５００に接続された固定記憶装置（例えば、ハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリ）の形態をとりうる。ある場合には、コンピュータ可読記憶媒体１５２４は、データ処理システム１５００から着脱可能でなくてもよい。

これらの実施例では、コンピュータ可読記憶媒体１５２４は、プログラムコード１５１８を伝搬又は転送する媒体ではなく、プログラムコード１５１８を記憶するために使用される物理的な又は有形の記憶デバイスである。コンピュータ可読記憶媒体１５２４は、コンピュータ可読有形記憶デバイス又はコンピュータ可読物理記憶デバイスと呼ばれることもある。つまり、コンピュータ可読記憶媒体１５２４は非一過性である。

あるいは、プログラムコード１５１８は、コンピュータ可読信号媒体１５２６を使用して、データ処理システム１５００に転送されうる。コンピュータ可読信号媒体１５２６は、例えば、プログラムコード１５１８を包含する伝播されたデータ信号であってもよい。例えば、コンピュータ可読信号媒体１５２６は、電磁信号、光信号、及び／又は他の任意の適切な種類の信号であってもよい。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、有線などの通信リンク、及び／又は他の任意の適切な種類の通信リンクによって伝送されうる。すなわち、実施例では、通信リンク及び／又は接続は、物理的なもの又は無線によるものになりうる。

幾つかの例示的な実施形態では、プログラムコード１５１８は、データ処理システム１５００内で使用するため、コンピュータ可読信号媒体１５２６を通して、別のデバイス又はデータ処理システムからネットワークを介して固定記憶装置１５０８へダウンロードされうる。例えば、サーバデータ処理システム内のコンピュータ可読記憶媒体に記憶されているプログラムコードは、ネットワークを介してサーバからデータ処理システム１５００にダウンロードされうる。プログラムコード１５１８を提供するデータ処理システムは、サーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、又はプログラムコード１５１８を記憶及び伝送できるその他なんらかのデバイスとすることができる。

データ処理システム１５００に関して図示した種々の構成要素は、種々の実施形態が実行され得る態様に対して構造的制限を設けることを意図していない。種々の例示的な実施形態は、データ処理システム１５００に関して例示されている構成要素の、追加的な、及び／又は代替的な構成要素を含むデータ処理システム内に実装されうる。図１５に示した他の構成要素は、図示した実施例とは異なる可能性がある。種々の実施形態は、プログラムコードを実行できる任意のハードウェアデバイス又はシステムを用いて実行されうる。一実施例として、データ処理システム１５００は、無機構成要素と統合された有機構成要素を含むことができる、及び／又は人間を除く有機構成要素全体からなるとしてもよい。例えば、記憶デバイスは有機半導体で構成されうる。

別の実施例では、プロセッサユニット１５０４は、特定用途のために製造又は構成された回路を有するハードウェア装置の形態をとってもよい。この種のハードウェアは、プログラムコードを記憶デバイスからメモリに読み込んで工程を実行するように構成する必要なく、工程を実行しうる。

例えば、プロセッサユニット１５０４がハードウェアユニットの形態をとる場合、プロセッサユニット１５０４は、回路システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス、又は幾つかの工程を実行するように構成された他の何らかの適切な種類のハードウェアであり得る。プログラマブル論理デバイスにより、デバイスは任意の数の工程を実行するように構成されている。デバイスは後で再構成することができるか、又は幾つかの工程を実施するように恒久的に構成することができる。プログラマブル論理デバイスの例には、例えば、プログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び他の適切なハードウェアデバイスが含まれる。この種の実装態様の場合、種々の実施形態のためのプロセスがハードウェアユニット内で実行されることから、プログラムコード１５１８は省略されうる。

更に別の実施例では、プロセッサユニット１５０４は、コンピュータ及びハードウェアユニットに含まれるプロセッサの組み合わせを使用して実行されうる。プロセッサユニット１５０４は、プログラムコード１５１８を実行するように構成された幾つかのハードウェアユニット及び幾つかのプロセッサを有していてもよい。図示した実施例の場合、幾つかのハードウェアユニットにおいて幾つかのプロセスを実行することができ、幾つかのプロセッサにおいてその他のプロセスを実行することができる。

別の実施例では、バスシステムは、通信フレームワーク１５０２を実装するために使用されてもよく、システムバス又は入出力バスといった一又は複数のバスから成りうる。当然ながら、バスシステムは、バスシステムに取り付けられた種々の構成要素又はデバイスの間でのデータ転送を行う任意の適切なタイプのアーキテクチャを使用して実装されることがある。

加えて、通信ユニット１５１０は、データの送信、データの受信、又はデータの送受信を行う任意の数のデバイスを含みうる。通信ユニット１５１０は、例えば、モデム又はネットワークアダプタ、２個のネットワークアダプタ、又はこれらの何らかの組み合わせであってもよい。更に、メモリは、例えば、メモリ１５０６、又は、通信フレームワーク１５０２の中に存在しうるインターフェース及びメモリコントローラハブ内に見出されるようなキャッシュでありうる。

本書で説明するフロー図及びブロック図は、様々な例示的実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実行態様のアーキテクチャ、機能性、及び工程を示す。これに関して、フロー図又はブロック図の各ブロックは、一又は複数の特定の論理的機能を実行するための一又は複数の実行可能な命令を含む、コードのモジュール、セグメント、又は部分を表わしうる。いくつかの代替的な実行態様では、ブロック内に記載された機能を、図面に記載された順序を逸脱して行うことができることに、留意すべきである。例えば、関連する機能性に応じて、連続して示す２つのブロックの機能が実質的に同時に実行されうるか、又は、それらのブロックの機能は、時に逆の順序で実行されうる。

実施例１０：
図１６に示したように、この実施例はネットワーク、コンピュータネットワーク、ネットワークシステム、分散ネットワークとも称される、一般的なネットワークデータ処理システム１６００であり、この実施例の態様は、空間的位置特定システムの一または複数の例示的な実施形態に含まれうる。例えば、上述したように、サーバデータ処理システム内のコンピュータ可読記憶媒体に記憶されているプログラムコードは、ネットワークを介してサーバからデータ処理システム１６００にダウンロードされうる。あるいは、データ処理システム１６００´は、画像センサを有するビークルに常駐しうる。図１６は１つの実行態様の例示として提供されるものであり、異なる実施形態が実行される環境について、いかなる限定をも示唆することを意図していないことを理解されたい。図示されている環境に多数の修正を行うことが可能である。

ネットワークデータ処理システム１６００はコンピュータのネットワークであり、その各々はデータ処理システム１５００、及び他の構成要素の実施例である。ネットワークデータ処理システム１６００は、サーバ１６０２、クライアントデバイス１６０４、記憶デバイス１６０６、例えばＵＡＶ又は他の種類の航空機、又は陸上ビークル、水上ビークル、又は宇宙ビークル等のビークル１６０８、及びネットワーク１６１０を含みうる。ビークル１６０８は、クライアントデバイス１６０６の一例であってよく、又は常駐データ処理システム１６００´を有する独立型システムであってよい。ビークル１６０８はまた、図１５を参照しながら説明したように、ネットワーク１６１０又は常駐データ処理システム１６００´に接続されうるカメラ１６１４又は他の撮像デバイスも含む。ネットワーク１６１０は、ネットワークデータ処理システム１６００内で互いに接続された様々なデバイスとコンピュータとの間に通信リンクを提供するように構成された媒体である。ネットワーク１６１０は、有線通信リンク、又はネットワーク１６１０とビークル１６０８との間の無線リンク１６１２等の無線通信リンク、光ファイバケーブル、及び／又は、ネットワークデバイス間でデータ送信及び／又はデータ通信に適した他のいずれかの媒体、或いはこれらの任意の組み合わせなどの接続を含みうる。

示される実施例では、電子記憶デバイス１６０６と同様に、サーバ１６０２、クライアント１６０４、及びビークル１６０８は、ネットワーク１６１０に接続されている。ネットワークデバイス１６０２、１６０４及び１６０８は各々、上述のように、データ処理システム１５００の例である。例示した実施例では、デバイス１６０２はサーバコンピュータとして示されている。しかしながら、ネットワークデバイスは、限定するものではないが、一又は複数のパーソナルコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、タブレット及びスマートフォンなどのモバイルコンピューティングデバイス、ハンドヘルドゲーム機、ウェアラブルデバイス、タブレットコンピュータ、ルータ、スイッチ、ヴォイスゲート、サーバ、電子記憶デバイス、撮像デバイス、及び／又は機械的な機能や他の機能を実施しうる他のネットワーク対応ツールなどを含みうる。これらのネットワークデバイスは、有線、無線、光、及び他の適切な通信リンクを介して相互接続されうる。

加えて、クライアントコンピュータ１６０４などのクライアント電子デバイス、及びビークル１６０８は、ネットワーク１６１０に接続されうる。これらのデバイスの各々は、図１５に関して上述されたデータ処理システム１５００の実施例である。幾つかの実施例では、一又は複数のビークル１６０８の通信可能なデータ処理システムは、ネットワーク１６１０に接続されうる。クライアント電子デバイス１６０４は、例えば、一又は複数のパーソナルコンピュータ、ネットワークコンピュータ、及び／又はパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）などのモバイルコンピューティングデバイス、スマートフォン、ハンドヘルドゲーム機、ウェアラブルデバイス、及び／又はタブレットコンピュータなどを含みうる。図示した実施例では、サーバ１６０２は、ブートファイル、オペレーティングシステム画像、及びアプリケーション等の情報を、一又は複数のクライアント電子デバイス１６０４及び１６０８に提供する。クライアント電子デバイス１６０４、１６０８は、サーバコンピュータ１６０２などのサーバに対して、「クライアント」と称されることがある。ネットワークデータ処理システム１６００は、ここに示していない他のデバイスと同様に、より多くの又はより少ないサーバとクライアントを含むこと、或いはサーバとクライアントをまったく含まないこともありうる。

システム１６００に配置されるプログラムコードは、図８の固定記憶装置１５０８などのコンピュータで記録可能な記憶媒体に記憶され得、使用時にデータ処理システム又は他のデバイスにダウンロードされうる。例えば、プログラムコードは、サーバコンピュータ１６０２のコンピュータで記録可能な記憶媒体上に記憶され、使用時にネットワーク１６１０を介してクライアント１６０４、１６０８にダウンロードされうる。

ネットワークデータ処理システム１６００は、一又は複数の異なるタイプのネットワークとして実装されうる。例えば、システム１６００は、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、又はパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を含みうる。幾つかの実施例では、ネットワークデータ処理システム１６００は、インターネットを含み、ネットワーク１６１０は相互通信のための一式のプロトコルであるＴＣＰ／ＩＰ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を使用するネットワーク及びゲートウェイの世界的な集合体を表わしている。インターネットの心臓部には、主要なノード又はホストコンピュータ間の高速データ通信ラインのバックボーンがある。データとメッセージをルーティングするため、数千もの商用、政府機関、教育機関、及びその他のコンピュータシステムが利用可能である。図１６は実施例として意図されたもので、いかなる例示的な実施形態の構造的な限界をも意図しているわけではない。

実施例１１：
図１７は、位置を取得しているビークル１７０４に対する、一又は複数の位置を探しているビークル１７０２の位置を特定するためのビークル群位置特定システム１７００の一実施形態を示すブロック図である。位置を取得しているビークル１７０４は、空間的位置特定システム１７０６を含む。空間的位置特定システム１７０６は、上述した方法論を使用する空間的位置特定システム１５０１、１６０１の一例であってよく、この場合、空間的位置特定システム１７０６は、画像センサ１７１０から物理的表面構成１７０８の画像を受信するように構成されている。物理的表面構成は例えば、これも上述した物理的表面１７１２であってよい。任意選択的に、ビークル１７０４の位置を特定する他の技術、例えばＧＰＳを使用することも可能である。

図１７に、ビークル１７０４によって取得された位置情報が一または複数の位置を探しているビークル１７０２と共有されうる様々な状況を示す。位置を探しているビークル１７０２は各々、位置を取得しているビークル１７０４と既知と推定される又は知り得る、例えば定義された相対構成の一部である、ビークルの人間の乗員によって、又は例えばレーダーあるいはライダー等の技術的手段によって視覚的に判定される等の相対的空間関係を有する。また、それぞれのビークルは、位置を取得しているビークル１７０４と直接通信する、又は別の位置を探しているビークル１７０２を含む、あるいは一または複数の通信中継１７１４の任意の組み合わせを含む通信経路を通して間接的に通信する能力を有すると推定される。

例えば、ビークル１７１８、１７２０、１７２２等の位置を探しているビークル１７０２の群１７１６は、位置を取得しているビークル１７０４によって取得された位置に基づいてそれ自体の位置を決定しうる。上記群１７１６は、例えば構成を維持しながら移動する、又は群１７１６内の位置を探しているビークル１７０２の位置が位置を取得しているビークル１７０４の位置と実際上同じと考えられるほど十分に、位置を取得しているビークル１７０４に近接近して移動するようなつながりを有しうる。位置を取得しているビークル１７０４から位置を探しているビークル１７１８、１７２０、１７２２への通信は、直接放送によるものでありうる、又はそうでなければ、一般信号１７２４によって表されるように、２以上の位置を探しているビークル１７０２に同時に送信されうる、あるいは、個々のビークルに対して単一信号１７２６によって表されるような直接送信でありうる。

位置を取得しているビークル１７０４は、単一の直接送信信号１７２６を使用して、単一の位置を探しているビークル１７２８と直接通信しうる。位置を探しているビークル１７２８は、他のいかなるビークルにも位置を中継しない場合がある、あるいは、直接に、又は通信中継１７１４等の中間設備を介して、別の位置を探しているビークル１７３０に位置情報を伝送しうる。

位置を取得しているビークル１７０４はまた、最初は通信中継１７１４と通信することができ、そして次に通信中継１７１４は別の通信中継１７１４と、あるいは例えば位置を探しているビークル１７３０及び１７３２等の一または複数の位置を探しているビークル１７０２と通信することができる。位置を探しているビークル１７０２は、受信した位置情報を使用することができ、位置情報を例えば位置を探しているビークル１７３４等の別の位置を探しているビークルに伝送しうる、又はしない場合もある。

当然ながら、図１７に示す例は、位置を取得しているビークル１７０４から一または複数の位置を探しているビークル１７０２に位置情報を伝送することが可能でありうる多数の異なる通信経路のほんの一部である。位置を探しているビークル１７０２はこれにより、位置を取得しているビークル１７０４の空間的位置特定システム１７０６の工程を通して、位置を取得しているビークル１７０４によって取得された位置特定情報を間接的に受信する。

実施例１２：
この実施例は、物理的表面構成に対するビークルの空間的位置を特定する例示的な方法である（図１８参照）。図１８は、例示的な方法の空間的位置特定システムの一実施形態で実施される工程を示すフロー図であり、本方法の完全なプロセス又はすべてのステップを列挙しているわけではない。方法１８００の様々なステップが後述され、図１８に示されているが、ステップは必ずしもすべて実施される必要がある訳ではなく、場合によっては、図示した順序とは異なる順序で実施されることもある。

この実施例では、空間的位置を特定する方法１８００は、位置を特定する工程を初期化するステップ１８０２を含む。ステップ１８０４において、例えば位置を取得しているビークル１７０４等のビークル及び支持された画像センサ１７１０の、物理的表面構成１７０８からの高度、又はより一般的には距離が既知であるかが決定される。それが既知である場合、ステップ１８０６においてセンサ／ビークルの高度が取得される。次にステップ１８０８において、二次元の空間的位置を特定する工程が実施される。上記空間的位置を特定する工程の例には、上述した方法６００及び７００が含まれる。高度が既知ではない、又は利用可能でない場合、次に三次元の空間的位置を特定する工程がステップ１８１０において実施される。上記空間的位置を特定する工程の例は、上述した方法１０００及び１４００が含まれる。

ステップ１８０８又は１８１０においてセンサ及び関連のビークルの空間的位置が決定された後に、ステップ１８１２において位置情報が記憶される。次にステップ１８１４において、位置情報が送信されるべき他のビークルがあるかが決定される。他のビークルがある場合、次にステップ１８１６において、図１７を参照しながらビークル群位置特定システム１７００に関して説明したように、必要に応じて位置情報がそれらのビークルに伝送される。プロセスは次にステップ１８１４に戻り、位置情報を送信すべきビークルがなくなるまで情報が再度伝送される。次に処理は必要に応じて、関連の位置を取得しているビークルが物理的表面構造に対して移動した場合に新たな位置特定情報を決定するためにステップ１８０２に戻る。方法１８００及びビークル群位置特定システム１７００はしたがって、位置特定情報を複数のビークルに提供し、方法１８００又は方法１８００に関連する方法のうちの１つを実施すること等によって、少なくとも１つのビークルがそれ自体の位置を決定することができる限り利用可能である。

実施例１３：
この節では、方法、システム、及び装置のさらなる態様及び特徴を説明するが、これらは、限定されずに一連の段落として提示され、一連の段落の一部または全部は、明確性及び効率性のために英数字で指定され得る。これらの段落の各々は、一又は複数の他の段落と、及び／又は任意の適した方法における、関連出願参照により組み込まれる資料を含む本出願の他の部分からの開示と、組み合わせることができる。以下の段落の幾つかは、明確に他の段落に言及し、更に他の段落を限定することにより、非限定的に、好適な組み合わせの幾つかの例を提供するものである。

Ａ１．空間的位置を特定する方法であって、
物理的表面構成から既知の距離だけ離隔した位置からの前記物理的表面構成の一部の画像を、ビークルによって支持されたセンサから取得することと、
前記取得された画像内の地物を識別することと、
前記取得された画像内の識別された地物を、前記物理的表面構成の一部の基準表現内の識別された地物と関連づけすることと、
前記基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する前記取得された画像内の複数の地物のペアを選択することと、
前記取得された画像内の各選択された地物のペアに対して、
前記センサからの前記地物のペア間の画角を決定することと、
前記決定された画角と、前記基準表現内の前記選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成することと、
前記物理的表面構成の一部から前記既知の距離だけ離間して配置された前記ジオアークの選択部分を決定することと、
前記選択された地物のペアに対する前記ジオアークの選択部分が重複する位置を識別することとを含む方法。

Ａ２．基準表現は基面に沿って広がる二次元表現であり、ジオアークの選択部分を決定することは、基面から既知の距離だけ上のセンサ平面を決定することと、センサ平面とジオアークとの交わる部分を識別することとを含む、段落Ａ１に記載の方法。

Ａ３．各選択された地物のペアに対して、センサ平面とジオアークとの交わる部分を基面上に平行移動させることと、ジオアークの選択部分が重複する識別された位置を基準表現における対応する位置に関連付けすることをさらに含む、段落Ａ２に記載の方法。

Ａ４．ジオアークの選択部分が最も重複するところに対応する基準表現における位置を、センサ平面におけるジオアーク内のビークルの位置に対応する基準表現における位置として選択することをさらに含む、段落Ａ３に記載の方法。

Ａ５．選択された地物のペアに対して、ジオアークの選択部分を基準表現上に平行移動させることと、ジオアークの選択部分が重複する識別された位置を、基準表現における対応する位置に関連付けすることとを更に含む、段落Ａ１〜Ａ４のいずれかに記載の方法。

Ａ６．選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複する位置を識別することは、物理的表面構成の一部の基準表現の面積を複数の区分に分割することと、選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複するところを、それぞれの区分内の各区分位置に対して個別に識別することとを含む、段落Ａ１〜Ａ５のいずれかに記載の方法。

Ａ７．選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複するところを、それぞれの区分内の各区分位置に対して個別に識別することは、選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複するそれぞれの区分内の位置を、複数の区分の複数に対して同時に識別することを含む、段落Ａ６に記載の方法。

Ａ８．センサは既知の視野を有し、物理的表面構成の一部の基準表現の面積を複数の区分に分割することは、物理的表面構成の一部の基準表現の面積を、各々が既知の視野よりも小さい面積を有する複数の区分に分割することを含む、段落Ａ７に記載の方法。

Ａ９．基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得された画像内の複数の地物のペアを選択することは、区分を含む、取得された画像の既知の視野内の複数の地物のペアを、各区分に対して選択することを含む、段落Ａ８に記載の方法。

Ｂ１０．ビークルであって、
物理的表面構成から既知の距離だけ離隔した位置から、物理的表面構成の一部の画像を生成するように構成されたセンサと、
センサに通信可能に接続されたデータ処理システムとを備え、データ処理システムは、
物理的表面構成の一部の基準表現と、基準表現内の識別された地物を記憶し、
取得された画像内の地物を識別し、
取得された画像内の識別された地物を、基準表現内の識別された地物と関連づけし、
基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得された画像内の複数の地物のペアを選択し、
取得された画像内の各選択された地物のペアに対し、
センサからの地物のペア間の画角を決定し、
決定された画角と、基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成し、
物理的表面構成の一部から既知の距離だけ離間して配置されたジオアークの選択部分を決定し、
選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複する位置を識別するように構成されている、ビークル。

Ｂ１１．基準表現は、基面に沿って広がる二次元表現であり、データ処理システムは更に、基面から既知の距離だけ上のセンサ表面を決定し、センサ平面とジオアークとの交わる部分を識別するように構成されている、段落Ｂ１０に記載のビークル。

Ｂ１２．データ処理システムは更に、各選択された地物のペアに対して、センサ平面の交わる部分を基面上に平行移動させ、ジオアークの選択部分が重複する識別された位置を基準表現における対応する位置に関連付けするように構成されている、段落Ｂ１１に記載のビークル。

Ｂ１３．データ処理システムは更に、ジオアークの選択部分が最も重複するところに対応する基準表現における位置を、センサ平面におけるジオアーク内のビークルの位置に対応する基準表現における位置として選択するように構成されている、段落Ｂ１２に記載のビークル。

Ｂ１４．データ処理システムは更に、各選択された地物のペアに対して、ジオアークの選択された部分を基面上に平行移動させ、ジオアークの選択部分が重複する識別された位置を、基準表現における対応する位置に関連付けするように構成されている、段落Ｂ１０〜Ｂ１３のいずれかに記載のビークル。

Ｂ１５．データ処理システムは更に、物理的表面構成の一部の基準表現の面積を複数の区分に分割し、選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複するところを、それぞれの区分内の各区分位置に対して個別に識別するように構成されている、段落Ｂ１０〜Ｂ１４のいずれかに記載のビークル。

Ｂ１６．データ処理システムは更に、選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複するそれぞれの区画内の位置を、複数の区画の複数に対して同時に識別するように構成されている、段落Ｂ１５に記載のビークル。

Ｂ１７．センサは既知の視野を有し、データ処理システムは更に、物理的表面構成の一部の基準表現の面積を、各々が既知の視野よりも小さい面積を有する複数の区分に分割するように構成されている、段落Ｂ１６に記載のビークル。

Ｂ１８．データ処理システムがさらに、区分を含む、取得された画像の既知の視野内の複数の地物のペアを、各区分に対して選択するように構成されている、段落Ｂ１７に記載のビークル。

Ｃ１９．コンピュータプログラム製品であって、
コンピュータプログラム製品で具現化されるコンピュータ可読プログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体を備え、コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサを、
物理的表面構成の一部の基準表現と、基準表現内の識別された地物とを記憶し、
物理的表面構成から既知の距離だけ離隔した位置から、ビークルによって支持されたセンサによって生成された、物理的表面構成の一部の画像を受信して記憶し、
受信した画像内の地物を識別し、
取得された画像内の識別された地物を、基準表現内の識別された地物に関連付けし、
基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する受信した画像内の複数の地物のペアを選択し、
受信した画像内の各選択された地物のペアに対して、
センサからの地物のペア間の画角を決定し、
決定された画角と、基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成し、
物理的表面構成の一部から既知の距離だけ離間して配置されたジオアークの選択部分を決定し、
選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複する位置を識別するように構成する、コンピュータプログラム製品。

Ｃ２０．基準表現は、基面に沿って広がる二次元表現であり、コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、基面から既知の距離だけ上のセンサ表面を決定し、センサ平面とジオアークとの交わる部分を識別するように更に構成する、段落Ｃ１９に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｃ２１．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、各選択された地物のペアに対して、センサ平面の交わる部分を基面上に平行移動させ、ジオアークの選択部分が重複する識別された位置を基準表現における対応する位置に関連付けするように更に構成する、段落Ｃ２０に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｃ２２．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、ジオアークの選択部分が最も重複するところに対応する基準表現における位置を、センサ平面におけるジオアーク内のビークルの位置に対応する基準表現における位置として選択するように更に構成する、段落Ｃ２１に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｃ２３．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、各選択された地物のペアに対して、ジオアークの選択部分を基準表現上に平行移動させ、ジオアークの選択部分が重複する識別された位置を、基準表現における対応する位置に関連付けするように更に構成する、段落Ｃ１９〜Ｃ２２のいずれかに記載のコンピュータプログラム製品。

Ｃ２４．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、物理的表面構成の一部の基準表現の面積を複数の区分に分割し、選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複するところを、それぞれの区分内の各区分位置に対して個別に識別するように更に構成する、段落Ｃ１９〜Ｃ２３のいずれかに記載のコンピュータプログラム製品。

Ｃ２５．センサは既知の画角を有し、コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、選択された地物のペアに対するジオアークの選択部分が重複するそれぞれの区画内の位置を、複数の区画の複数に対して同時に識別するように更に構成する、段落Ｃ２４に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｃ２６．センサは既知の視野を有し、コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、物理的表面構成の一部の基準表現の面積を、各々が既知の視野よりも小さい面積を有する複数の区画に分割するように更に構成する、段落Ｃ２５に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｃ２７．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、区分を含む、受信された画像の既知の視野内の複数の地物のペアを、各区分に対して選択するように更に構成する、段落Ｃ２６に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｄ１．空間的位置を特定する方法であって、
物理的表面構成から離隔した位置からの物理的表面構成の一部の画像を、ビークルによって支持されたセンサから取得することと、
取得された画像内の地物を識別することと、
取得した画像内の識別された地物を、物理的表面構成の一部の、体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される三次元基準表現内の識別された地物と関連づけることと、
基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得された画像内の複数の地物のペアを選択することと、
取得された画像内の各選択された地物のペアに対して、
センサからの地物のペア間の画角を決定することと、
決定された画角と、基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成することと、
生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することと、
各識別されたボクセルに対し、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を集計することと、
識別された一又は複数のどのボクセルが、最も数多いジオアーク内に含まれているかを決定することとを含む方法。

Ｄ２．センサからの地物のペア間の画角を決定することは、センサからの地物のペア間の画角の範囲であって、高画角と低画角との間に広がる画角の範囲を決定することを含み、三次元ジオアークを生成することは、高画角に基づいて内側ジオアーク表面を生成することと、低画角に基づいて外側ジオアーク表面を生成することとを含む、段落Ｄ１に記載の方法。

Ｄ３．生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、外側ジオアーク表面及び内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積内にどのボクセルがあるかを決定することを含む、段落Ｄ２に記載の方法。

Ｄ４．外側ジオアーク表面及び内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積にどのボクセルがあるかを決定することは、考察中のボクセル内の代表点が外側ジオアーク表面及び内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積内にあるかを、各考察中のボクセルに対して決定することを含む、段落Ｄ３に記載の方法。

Ｄ５．三次元空間は、第１の座標原点を有する第１の座標系によって定義され、決定された画角と基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成することは、第１の座標系に三次元ジオアークを生成することを含み、生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、ジオアークの座標を、関連の識別された地物のペア間の中心にあるそれぞれの座標原点を有するそれぞれの座標系に変換することと、ボクセルの座標をそれぞれの座標系に変換することとを含む、段落Ｄ１〜Ｄ４のいずれかに記載の方法。

Ｄ６．ジオアークの座標をそれぞれの座標系に変換することは、関連の識別された地物のペア間の中間点の座標値だけ、ジオアークの座標を平行移動させることと、それぞれの座標系の軸が第１の座標軸と整合するようにジオアークを回転させることとを含む、段落Ｄ５に記載の方法。

Ｄ７．生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、各変換されたボクセルが、変換された内側ジオアーク表面の半径と変換された外側ジオアーク表面の半径との間にあるそれぞれの座標原点からある距離に配置されているかを決定することを含む、段落Ｄ６に記載の方法。

Ｄ８．生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、三次元空間の一部を選択することと、ボクセルが生成されたジオアーク内に含まれるかを、三次元空間の選択部分内の各ボクセルに対して決定することとを含む、段落Ｄ１〜Ｄ７のいずれかに記載の方法。

Ｄ９．三次元空間の一部を選択することは、各地物のペアに対してボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を、各ボクセルに対して集計することと、少なくとも一部においてボクセルが含まれる生成されたジオアークの数の各ボクセルに対する集計に基づいて、三次元空間の選択部分のサイズを修正することとを含む、段落Ｄ８に記載の方法。

Ｄ１０．生成されたジオアークにボクセルが含まれるかを各ボクセルに対して決定することは、三次元空間のボクセルに対してボクセルサイズを選択することと、ボクセルが生成されたジオアークに含まれるかを、選択されたボクセルサイズの各ボクセルに対して決定することとを含む、段落Ｄ１〜Ｄ９のいずれかに記載の方法。

Ｄ１１．三次元空間の一部を選択することは、各地物のペアに対してボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を、各ボクセルに対して集計することと、少なくとも一部においてボクセルが含まれる生成されたジオアークの数の各ボクセルに対する集計に基づいて、ボクセルサイズを修正することとを含む、段落Ｄ１０に記載の方法。

Ｄ１２．生成されたジオアークにボクセルが含まれるかを各ボクセルに対して決定することは、三次元空間を複数の個別部分に分割することと、それぞれの個別部分のボクセルが生成されたジオアークに含まれるかを、複数の個別部分の複数の各々に対して同時に識別することとを含む、段落Ｄ１〜Ｄ１１のいずれかに記載の方法。

Ｅ１．ビークルであって、
物理的表面構成から離隔した位置から物理的表面構成の一部の画像を生成するように構成されたセンサと、
センサに通信可能に接続されたデータ処理システムと
を備え、前記データ処理システムは、
既知の距離だけ物理的表面構成から離隔した位置からの物理的表面構成の一部の画像をセンサから取得し、
取得した画像内の地物を識別し、
取得した画像内の識別された地物を、物理的表面構成の一部の、体積要素（ボクセル）の三次元空間内に定義された三次元基準表現内の識別された地物と関連づけし、
基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得した画像内の複数の地物のペアを選択するように構成され、
取得した画像内の各選択された地物のペアに対し、
センサからの地物のペア間の画角を決定し、
決定された画角と基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成し、
生成されたジオアーク内に含まれるボクセルを識別し、
各識別されたボクセルに対し、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を集計し、
識別された一又は複数のどのボクセルが、最も数多いジオアーク内に含まれているかを決定するように構成されている、ビークル。

Ｅ２．データ処理システムは更に、センサからの地物のペア間の画角の範囲であって、高画角と低画角との間に広がる画角の範囲を決定し、高画角に基づいて内側ジオアーク表面を生成し、また低画角に基づいて外側ジオアーク表面を生成するように構成されている、段落Ｅ１に記載のビークル。

Ｅ３．データ処理システムは更に、どのボクセルが外側ジオアーク表面及び内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積内にあるかを決定するように構成されている、段落Ｅ２に記載のビークル。

Ｅ４．データ処理システムは更に、考察中のボクセル内の代表点が外側ジオアーク表面及び内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積内にあるかを、各考察中のボクセルに対して決定するように構成されている、段落Ｅ３に記載のビークル。

Ｅ５．三次元空間は、第１の座標原点を有する第１の座標系によって定義され、データ処理システムは更に、第１の座標系に三次元ジオアークを生成し、ジオアークの座標を、関連の識別された地物のペア間の中心にあるそれぞれの座標原点を有するそれぞれの座標系に変換することと、ボクセルの座標をそれぞれの座標系に変換するように構成されている、段落Ｅ１〜Ｅ４のいずれかに記載のビークル。

Ｅ６．データ処理システムは更に、関連の識別された地物のペア間の中間点の座標値だけ、ジオアークの座標を平行移動させ、それぞれの座標系の軸が第１の座標軸と整合するようにジオアークを回転させるように構成されている、段落Ｅ５に記載のビークル。

Ｅ７．データ処理システムは更に、各変換されたボクセルが、変換された内側ジオアーク表面の半径と、変換された外側ジオアーク表面の変形との間にあるそれぞれの座標原点からある距離に配置されているかを決定するように構成されている、段落Ｅ６に記載のビークル。

Ｅ８．データ処理システムは更に、三次元空間の一部を選択し、生成されたジオアークにボクセルが含まれるかを、三次元空間の選択部分内の各ボクセルに対して決定するように構成されている、段落Ｅ１〜Ｅ７のいずれかに記載のビークル。

Ｅ９．データ処理システムは更に、各地物のペアに対して、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を各ボクセルに対して集計し、少なくとも一部においてボクセルが含まれる生成されたジオアークの数の各ボクセルに対する集計に基づいて、三次元空間の選択部分のサイズを修正するように構成されている、段落Ｅ８に記載のビークル。

Ｅ１０．データ処理システムは更に、三次元空間のボクセルに対して、ボクセルサイズを選択し、ボクセルが生成されたジオアークに含まれるかを、選択されたサイズの各ボクセルに対して決定するように構成されている、段落Ｅ１〜Ｅ９のいずれかに記載のビークル。

Ｅ１１．データ処理システムは更に、各地物のペアに対して、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を各ボクセルに対して集計し、少なくとも一部においてボクセルが含まれる生成されたジオアークの数の各ボクセルに対する集計に基づいて、ボクセルサイズを修正するように構成されている、段落Ｅ１０に記載のビークル。

Ｅ１２．データ処理システムは更に、三次元空間を複数の選択部分に分割し、それぞれの個別部分内のボクセルが生成されたジオアーク内に含まれるかを、複数の個別部分の複数の各々に対して同時に識別するように構成されている、段落Ｅ１〜Ｅ１１のいずれかに記載のビークル。

Ｆ１．コンピュータプログラム製品であって、
コンピュータプログラム製品で具現化されるコンピュータ可読プログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体を備え、コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサを、
物理的表面構成から離隔した位置からの物理的表面構成の一部の画像を、ビークルによって支持されたセンサから取得し、
取得された画像内の地物を識別し、
取得した画像内の識別された地物を、物理的表面構成の一部の、体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される三次元基準表現内の識別された地物と関連づけし、
基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得された画像内の複数の地物のペアを選択し、
取得された画像内の各選択された地物のペアに対して、
センサからの地物のペア間の画角を決定し、
決定された画角と基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成し、
生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別し、
各識別されたボクセルに対し、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を集計し、
識別された一又は複数のどのボクセルが、最も数多いジオアーク内に含まれているかを決定するように構成する、コンピュータプログラム製品。

Ｆ２．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、センサからの地物のペア間の画角の範囲であって、高画角と低画角との間に広がる画角の範囲を決定し、高画角に基づいて内側ジオアーク表面を生成し、また低画角に基づいて外側ジオアーク表面を生成するように更に構成する、段落Ｆ１に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ３．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、どのボクセルが外側ジオアーク表面及び内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積内にあるかを決定するように更に構成する、段落Ｆ２に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ４．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、考察中のボクセル内の代表点が外側ジオアーク表面及び内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積内にあるかを、各考察中のボクセルに対して決定するように更に構成する、段落Ｆ３に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ５．三次元空間は、第１の座標原点を有する第１の座標系によって定義され、コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、第１の座標系に三次元ジオアークを生成し、ジオアークの座標を、関連の識別された地物のペア間の中心にあるそれぞれの座標原点を有するそれぞれの座標系に変換することと、ボクセルの座標をそれぞれの座標系に変換するように更に構成する、段落Ｆ１〜Ｆ４のいずれかに記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ６．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、関連の識別された地物のペア間の中間点の座標値だけ、ジオアークの座標を平行移動させ、それぞれの座標系の軸が第１の座標軸と整合するようにジオアークを回転させるように更に構成する、段落Ｆ５に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ７．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、各変換されたボクセルが、変換された内側ジオアーク表面の半径と変換された外側ジオアーク表面の半径との間にあるそれぞれの座標原点からある距離に配置されているかを決定するように更に構成する、段落Ｆ６に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ８．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、三次元空間の一部を選択し、生成されたジオアークにボクセルが含まれるかを、三次元空間の選択部分内の各ボクセルに対して決定するように更に構成する、段落Ｆ１〜Ｆ７のいずれかに記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ９．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、各地物のペアに対して、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を各ボクセルに対して集計し、少なくとも一部においてボクセルが含まれる生成されたジオアークの数の各ボクセルに対する集計に基づいて、三次元空間の選択部分のサイズを修正するように更に構成する、段落Ｆ８に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ１０．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、三次元空間のボクセルに対してボクセルサイズを選択し、ボクセルが生成されたジオアークに含まれるかを、選択されたサイズの各ボクセルに対して決定するように更に構成する、段落Ｆ１〜Ｆ９のいずれかに記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ１１．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、各地物のペアに対して、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を各ボクセルに対して集計し、少なくとも一部においてボクセルが含まれる生成されたジオアークの数の各ボクセルに対する集計に基づいて、ボクセルサイズを修正するように更に構成する、段落Ｆ１０に記載のコンピュータプログラム製品。

Ｆ１２．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、三次元空間を複数の個別部分に分割し、それぞれの個別部分内のボクセルが生成されたジオアーク内に含まれるかを、複数の個別部分の複数の各々に対して同時に識別するように更に構成する、段落Ｆ１〜Ｆ１１のいずれかに記載のコンピュータプログラム製品。

更に、本開示は、下記の条項による実施形態を含む。

条項１．空間的位置を特定する方法であって、
物理的表面構成から離隔した位置からの物理的表面構成の一部の画像を、ビークル上に支持されたセンサから取得することと、
取得された画像内の地物を識別することと、
取得した画像内の識別された地物を、物理的表面構成の一部の、体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される三次元基準表現内の識別された地物と関連づけることと、
基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得された画像内の複数の地物のペアを選択することと、
取得された画像内の各選択された地物のペアに対して、
センサからの地物のペア間の画角を決定することと、
決定された画角と、基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成することと、
生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することと、
各識別されたボクセルに対し、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を集計することと、
識別された一又は複数のどのボクセルが最も数多いジオアーク内に含まれるかを決定することとを含む方法。

条項２．センサからの地物のペア間の画角を決定することは、センサからの地物のペア間の画角の範囲であって、高画角と低画角との間に広がる画角の範囲を決定することを含み、三次元ジオアークを生成することは、高画角に基づいて内側ジオアーク表面を生成することと、低画角に基づいて外側ジオアーク表面を生成することとを含む、条項１に記載の方法。

条項３．生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、どのボクセルが外側ジオアーク表面及び内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積内にあるかを決定することを含む、条項２に記載の方法。

条項４．三次元空間は、第１の座標原点を有する第１の座標系によって定義され、決定された画角と基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成することは、第１の座標系に三次元ジオアークを生成することを含み、生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、ジオアークの座標を、関連の識別された地物のペア間の中心にあるそれぞれの座標原点を有するそれぞれの座標系に変換することと、ボクセルの座標をそれぞれの座標系に変換することとを含む、条項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

条項５．生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、各変換されたボクセルが、変換された内側ジオアーク表面の半径と変換された外側ジオアーク表面の半径との間にあるそれぞれの座標原点からある距離に配置されているかを決定することを含む、条項４に記載の方法。

条項６．生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、三次元空間の一部を選択することと、ボクセルが生成されたジオアーク内に含まれるかを、三次元空間の選択部分内の各ボクセルに対して決定することとを含む、条項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

条項７．生成されたジオアークにボクセルが含まれるかを各ボクセルに対して決定することは、三次元空間のボクセルに対してボクセルサイズを選択することと、ボクセルが生成されたジオアークに含まれるかを、選択されたボクセルサイズの各ボクセルに対して決定することとを含む、条項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

条項８． 生成されたジオアークにボクセルが含まれるかを各ボクセルに対して決定することは、三次元空間を複数の個別部分に分割することと、それぞれの個別部分のボクセルが生成されたジオアークに含まれるかを、複数の個別部分の複数の各々に対して同時に識別することとを含む、条項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

条項９．ビークルであって、
物理的表面構成から離隔した位置から物理的表面構成の一部の画像を生成するように構成されたセンサと、
センサに通信可能に接続されたデータ処理システムと
を備え、前記データ処理システムは、
既知の距離だけ物理的表面構成から離隔した位置からの物理的表面構成の一部の画像をセンサから取得し、
取得した画像内の地物を識別し、
取得した画像内の識別された地物を、物理的表面構成の一部の、体積要素（ボクセル）の三次元空間内に定義された三次元基準表現内の識別された地物と関連づけし、
基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得した画像内の複数の地物のペアを選択するように構成され、
取得した画像内の各選択された地物のペアに対し、
センサからの地物のペア間の画角を決定し、
決定された画角と基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成し、
生成されたジオアーク内に含まれるボクセルを識別し、
各識別されたボクセルに対し、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を集計し、
識別された一又は複数のどのボクセルが、最も数多いジオアーク内に含まれているかを決定するように構成されている、ビークル。

条項１０．データ処理システムは更に、センサからの地物のペア間の画角の範囲であって、高画角と低画角との間に広がる画角の範囲を決定し、高画角に基づいて内側ジオアーク表面を生成し、また低画角に基づいて外側ジオアーク表面を生成するように構成されている、条項９に記載のビークル。

条項１１．データ処理システムは更に、どのボクセルが外側ジオアーク表面及び内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積内にあるかを決定するように構成されている、条項１０に記載のビークル。

条項１２．三次元空間は、第１の座標原点を有する第１の座標系によって定義され、データ処理システムは更に、第１の座標系に三次元ジオアークを生成し、ジオアークの座標を、関連の識別された地物のペア間の中心にあるそれぞれの座標原点を有するそれぞれの座標系に変換することと、ボクセルの座標をそれぞれの座標系に変換するように構成されている、条項９〜１１のいずれか一項に記載のビークル。

条項１３．データ処理システムは更に、各変換されたボクセルが、変換された内側ジオアーク表面の半径と、変換された外側ジオアーク表面の半径との間にあるそれぞれの座標原点からある距離に配置されているかを決定するように構成されている、条項１２に記載のビークル。

条項１４．データ処理システムは更に、三次元空間の一部を選択し、生成されたジオアークにボクセルが含まれるかを、三次元空間の選択部分内の各ボクセルに対して決定するように構成されている、条項９〜１３のいずれか一項に記載のビークル。

条項１５．データ処理システムは更に、三次元空間のボクセルに対して、ボクセルサイズを選択し、ボクセルが生成されたジオアークに含まれるかを、選択されたサイズの各ボクセルに対して決定するように構成されている、条項９〜１４のいずれか一項に記載のビークル。

条項１６．データ処理システムは更に、三次元空間を複数の選択部分に分割し、それぞれの個別部分内のボクセルが生成されたジオアーク内に含まれるかを、複数の個別部分の複数の各々に対して同時に識別するように構成されている、条項９〜１５のいずれか一項に記載のビークル。

条項１７：コンピュータプログラム製品であって、
コンピュータプログラム製品で具現化されるコンピュータ可読プログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体を備え、コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、
物理的表面構成から離隔した位置からの物理的表面構成の一部の画像を、ビークルによって支持されたセンサから取得し、
取得された画像内の地物を識別し、
取得した画像内の識別された地物を、物理的表面構成の一部の、体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される三次元基準表現内の識別された地物と関連づけし、
基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、取得された画像内の複数の地物のペアを選択し、
取得された画像内の各選択された地物のペアに対し、
センサからの地物のペア間の画角を決定し、
決定された画角と、基準表現内の選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成し、
生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別し、
各識別されたボクセルに対し、ボクセルが含まれる生成されたジオアークの数を集計し、
識別された一又は複数のどのボクセルが、最も数多いジオアーク内に含まれているかを決定するように構成する、コンピュータプログラム製品。

条項１８．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、センサからの地物のペア間の画角の範囲であって、高画角と低画角との間に広がる画角の範囲を決定し、高画角に基づいて内側ジオアーク表面を生成し、また低画角に基づいて外側ジオアーク表面を生成するように更に構成する、条項１７に記載のコンピュータプログラム製品。

条項１９．三次元空間は、第１の座標原点を有する第１の座標系によって定義され、コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、第１の座標系に三次元ジオアークを生成し、ジオアークの座標を、関連の識別された地物のペア間の中心にあるそれぞれの座標原点を有するそれぞれの座標系に変換することと、ボクセルの座標をそれぞれの座標系に変換するように更に構成する、条項１７又は１８に記載のコンピュータプログラム製品。

条項２０．コンピュータ可読プログラム命令は、プロセッサによって読み取られたときに、プロセッサを、三次元空間のボクセルに対してボクセルサイズを選択し、ボクセルが生成されたジオアークに含まれるかを、選択されたサイズの各ボクセルに対して決定するように更に構成する、条項１７〜１９のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

利点、特徴、便益
本書に記載された空間的位置特定システム、方法、及び装置の種々の実施形態は、画像センサと支持しているビークルの位置を特定するための周知の解決法よりも優れた幾つかの利点を提供するものである。本書に記載された空間的位置特定システム、方法、及び装置の実施形態は、受動的なカメラベースの方法を使用しているが、既存の受動的なカメラの方法とは異なり、三次元モデルの推定、一連の地物に対する高い精度の一致の検索、画像のゆがみ、又はシーン内のオブジェクトの認識を必要としない。代わりに、例えば画像内のエッジ、角、ピーク等の単純な地物間の相対角度のみが測定され、検出された地物のうちの小さい部分集合を、例えば二次元又は三次元オブジェクト又はシーン等の物理的表面構成に対して、正確な二次元又は三次元空間的及び地球の位置特定のためのマッピングされた地物のデータベースとマッチさせる必要があるだけである。空間的位置特定システム、方法、及び装置の特性により、画像又は一連の地物をマップとマッチさせようと試みる既存の画像ベースの方法よりもさらに正確で強固、及び効率的なものとなる。したがって、本書に記載される例示的な実施形態は、ＧＰＳに対応していないデバイス、あるいはＧＰＳが利用可能でない位置にあるデバイスに特に有用である。しかしながら、本書で説明されているすべての実施形態が、同じ利点または同一程度の利点を提供する訳ではない。

結論
上述の開示は、個別の有用性を備えた複数の個々の発明を包括しうる。これらの発明の各々は、その好適な形態（複数可）で開示されているが、本書で開示され例示されているそれらの具体的な実施形態は、数多くの変形例が可能であることから、限定的な意味で捉えるべきものではない。本書で使用されている限り、セクション見出しは構成上の目的のものに過ぎず、なんら本発明の請求の範囲を特徴付けるものではない。本発明の主題は、本書で開示されている様々な要素、特徴、機能、及び／または特性の、新規かつ非自明な組み合わせ及び部分的組み合わせのすべてを含む。下記の特許請求の範囲は、新規かつ非自明と見なされる、ある組み合わせ及び部分的組み合わせを特に指し示すものである。特徴、機能、要素、及び／または特性のその他の組み合わせ及び部分的組み合わせにおいて具現化される発明は、この出願または関連出願からの優先権を主張する出願において特許請求され得る。こうした特許請求の範囲はまた、異なる発明を対象とするか、または同一の発明を対象とするかに関わらず、且つ、出願当初の特許請求の範囲よりも広いか、狭いか、等しいか、またはそれと異なるかに関わらず、本開示の発明の主題の中に含まれると見なされる。

Claims (15)

1. 空間的位置を特定する方法であって、
   物理的表面構成から離隔した位置からの前記物理的表面構成の一部の画像を、ビークル上に支持されたセンサから取得することと、
   前記取得された画像内の地物を識別することと、
   前記取得された画像内の識別された地物を、前記物理的表面構成の一部の、体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義される三次元基準表現内の識別された地物と関連づけすることと、
   前記基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、前記取得された画像内の複数の地物のペアを選択することと、
   前記取得された画像内の各選択された地物のペアに対して、
   前記センサからの前記地物のペア間の画角を決定することと、
   前記決定された画角と、前記基準表現内の前記選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成することと、
   前記生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することと、
   各識別されたボクセルに対し、前記ボクセルが含まれる前記生成されたジオアークの数を集計することと、
   識別された一又は複数のどのボクセルが、最も数多いジオアーク内に含まれているかを決定することとを含む方法。
2. 前記センサからの前記地物のペア間の画角を決定することは、前記センサからの前記地物のペア間の画角の範囲であって、高画角と低画角との間に広がる前記画角の範囲を決定することを含み、三次元ジオアークを生成することは、高画角に基づいて内側ジオアーク表面を生成することと、低画角に基づいて外側ジオアーク表面を生成することとを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、どのボクセルが、前記外側ジオアーク表面及び前記内側ジオアーク表面によって囲まれた空間の体積内にあるかを決定することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記三次元空間は、第１の座標原点を有する第１の座標系によって定義され、前記決定された画角と前記基準表現内の前記選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成することは、前記第１の座標系に前記三次元ジオアークを生成することを含み、前記生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、前記ジオアークの座標を、前記関連の識別された地物のペア間の中心にあるそれぞれの座標原点を有するそれぞれの座標系に変換することと、前記ボクセルの座標を前記それぞれの座標系に変換することとを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、各変換されたボクセルが、前記変換された内側ジオアーク表面の半径と前記変換された外側ジオアーク表面の半径との間にある前記それぞれの座標原点からある距離に配置されているかを決定することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記生成されたジオアークに含まれるボクセルを識別することは、前記三次元空間の一部を選択することと、前記ボクセルが前記生成されたジオアーク内に含まれるかを、前記三次元空間の選択部分内の各ボクセルに対して決定することとを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記生成されたジオアークに前記ボクセルが含まれるかを各ボクセルに対して決定することは、前記三次元空間の前記ボクセルに対してボクセルサイズを選択することと、前記ボクセルが前記生成されたジオアークに含まれるかを、前記選択されたボクセルサイズの各ボクセルに対して決定することとを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記生成されたジオアークに前記ボクセルが含まれるかを各ボクセルに対して決定することは、前記三次元空間を複数の個別部分に分割することと、前記それぞれの個別部分内の前記ボクセルが前記生成されたジオアークに含まれるかを、前記複数の個別部分の複数の各々に対して同時に識別することとを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ビークルであって、
   物理的表面構成から離隔した位置から前記物理的表面構成の一部の画像を生成するように構成されたセンサと、
   前記センサに通信可能に接続されたデータ処理システムと
   を備え、前記データ処理システムは、
   物理的表面構成から離隔した位置からの前記物理的表面構成の一部の画像を、前記センサから取得し、
   前記取得された画像内の地物を識別し、
   前記取得された画像内の識別された地物を、前記物理的表面構成の一部の、体積要素（ボクセル）の三次元空間において定義された三次元基準表現内の識別された地物と関連づけし、
   前記基準表現内の対応する識別された地物のペアを有する、前記取得された画像内の複数の地物のペアを選択するように構成され、
   前記取得された画像内の各選択された地物のペアに対し、
   前記センサからの前記地物のペア間の画角を決定し、
   前記決定された画角と前記基準表現内の前記選択された地物のペアとを関連付けする三次元ジオアークを生成し、
   前記生成されたジオアーク内に含まれるボクセルを識別し、
   各識別されたボクセルに対し、前記ボクセルが含まれる前記生成されたジオアークの数を集計し、
   識別された一又は複数のどのボクセルが、最も数多いジオアーク内に含まれているかを決定するように構成されている、ビークル。
10. 前記データ処理システムは更に、前記センサからの前記地物のペア間の画角の範囲であって、高画角と低画角との間に広がる前記画角の範囲を決定し、前記高画角に基づいて内側ジオアーク表面を生成し、また前記低画角に基づいて外側ジオアーク表面を生成するように構成されている、請求項９に記載のビークル。
11. 前記データ処理システムは更に、どのボクセルが前記外側ジオアーク表面及び前記内側ジオアーク表面によって囲まれた前記空間の体積内にあるかを決定するように構成されている、請求項１０に記載のビークル。
12. 前記三次元空間は、第１の座標原点を有する第１の座標系によって定義され、前記データ処理システムは更に、前記第１の座標系に前記三次元ジオアークを生成し、前記ジオアークの座標を、前記関連の識別された地物のペア間の中心にあるそれぞれの座標原点を有するそれぞれの座標系に変換し、前記ボクセルの座標を前記それぞれの座標系に変換するように構成され、任意選択的に、前記データ処理システムは更に、各変換されたボクセルが、前記変換された内側ジオアーク表面の半径と前記変換された外側ジオアーク表面の半径との間にある前記それぞれの座標原点からある距離に配置されているかを決定するように構成されている、請求項９から１１のいずれか一項に記載のビークル。
13. 前記データ処理システムは更に、前記三次元空間の一部を選択し、前記ボクセルが前記生成されたジオアークに含まれるかを、前記三次元空間の選択部分内の各ボクセルに対して決定するように構成されている、請求項９から１２のいずれか一項に記載のビークル。
14. 前記データ処理システムは更に、前記三次元空間の前記ボクセルに対してボクセルサイズを選択し、前記ボクセルが前記生成されたジオアークに含まれるかを、前記選択されたサイズの各ボクセルに対して決定するように構成されている、請求項９から１３のいずれか一項に記載のビークル。
15. 前記データ処理システムは更に、前記三次元空間を複数の個別部分に分割し、前記それぞれの個別部分内の前記ボクセルが前記生成されたジオアーク内に含まれるかを、前記複数の個別部分の複数の各々に対して同時に識別するように構成されている、請求項９から１４のいずれか一項に記載のビークル。

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