JP4584567B2

JP4584567B2 - Feature edge extraction method

Info

Publication number: JP4584567B2
Application number: JP2003376611A
Authority: JP
Inventors: 正笹川; 俊一浅沼
Original assignee: Pasco Corp
Current assignee: Pasco Corp
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: JP2005140953A

Description

本発明は、地物のエッジ抽出方法に関するものである。 The present invention relates to a feature edge extraction method.

地形情報と地物情報とが混在したデジタルデータから地物、とりわけ建造物等の人工物の輪郭を取得する方法としては、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。この従来例において、まず、地表に設定したメッシュにレーザ等により地表をスキャンして得られた標高データを割り当てたデジタルデータに対してエッジ抽出処理がなされ、エッジが検出される。 For example, a method described in Patent Document 1 is known as a method for acquiring the outline of a feature, particularly an artificial object such as a building, from digital data in which terrain information and feature information are mixed. In this conventional example, first, edge extraction processing is performed on digital data in which altitude data obtained by scanning the ground surface with a laser or the like is assigned to a mesh set on the ground surface, and an edge is detected.

エッジ抽出には、ラプラシアン-ガウシアンフィルタとソーベルフィルタが使用され、これらにより得られた各画素のエッジ強度値から建物境界候補が抽出される。抽出された建物境界候補に対して、さらに建物形状の拘束条件を用いた被建物境界の除去が行われる。拘束条件を充足する建物境界候補に対しては、細線化処理が行われ、次いで、ベクトル化される。
特開２００３-１４１５６７号公報 For the edge extraction, a Laplacian-Gaussian filter and a Sobel filter are used, and a building boundary candidate is extracted from the edge intensity value of each pixel obtained by these. The extracted building boundary candidate is further subjected to removal of the building boundary using a building shape constraint condition. Thinning processing is performed on the building boundary candidates that satisfy the constraint conditions, and then vectorized.
JP 2003-141567 A

しかし、上述した従来例は、原データが３次元座標値を備えているにもかかわらず、エッジ検出に当たって、標高値を単なる輝度情報として扱い、輝度変化の急峻性に着目したフィルタが使用されるために、輪郭線抽出等に際しては、細線化等の処理が改めて必要になり、処理効率が悪く、かつ、抽出精度も低いという問題がある。 However, the above-described conventional example uses a filter that treats the altitude value as simple luminance information and focuses on the steepness of the luminance change in edge detection even though the original data has a three-dimensional coordinate value. For this reason, when extracting the contour line or the like, a process such as thinning is required again, and there is a problem that the processing efficiency is low and the extraction accuracy is low.

本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、処理効率が良好で、かつ、抽出精度も高い地物のエッジ抽出方法の提供を目的とする。また、本発明の他の目的は、上記エッジ抽出方法を利用した地物の輪郭線の抽出方法の提供にある。 The present invention has been made to eliminate the above drawbacks, and an object of the present invention is to provide a method for extracting an edge of a feature having good processing efficiency and high extraction accuracy. Another object of the present invention is to provide extraction how the feature of the contour line using the edge extraction method.

本発明によれば上記目的は、
地表面を分割したメッシュの各セルに標高データを付与したメッシュ標高データ１から地物のエッジを抽出するためにコンピュータにより実施される地物のエッジ抽出方法であって、
前記コンピュータが、
前記メッシュ標高データ１内の各セルに対して周辺セルとの間の標高差分を求め、
次いで、前記周辺セルを、注目セルの標高を中心として上下に所定の閾値の幅を有する等高域と、等高域の上下の高低域のいずれかに分類し、
この後、注目セルの周辺における域種の配置パターンをエッジ構成セルに対して予め定義されたモデルパターン２と比較し、
モデルパターン２に一致する配置パターンの域種を周辺とする注目セルをエッジ構成セルとして抽出するという各処理を実行する地物のエッジ抽出方法を提供することにより達成される。 According to the present invention, the object is
A feature edge extraction method implemented by a computer to extract an edge of a feature from mesh elevation data 1 obtained by assigning elevation data to each cell of a mesh obtained by dividing a ground surface,
The computer is
For each cell in the mesh elevation data 1, obtain an elevation difference between the surrounding cells and
Next, the peripheral cell is classified into one of a contour region having a predetermined threshold width above and below the elevation of the target cell, and a contour region above and below the contour region,
After this, the arrangement pattern of the area type around the attention cell is compared with the model pattern 2 defined in advance for the edge constituent cell,
This is achieved by providing an edge extraction method for a feature that executes each process of extracting a target cell around the region type of the arrangement pattern matching the model pattern 2 as an edge constituent cell.

本発明において、地物のエッジを抽出する原データとして、メッシュ標高データ１が利用される。メッシュ標高データ１は、地表面に設定したメッシュの各セルに標高値を割り当てたデジタルデータであり、一般的にＤＳＭ(Digital Surface Model)と呼ばれるものから作成できる。このメッシュ標高データ１は、上空から地上にレーザを照射して対象物の高さを直接取得したポイントデータ群をメッシュ化したり、あるいは、航空測量の手法を利用して作成することができる。 In the present invention, mesh elevation data 1 is used as original data for extracting the edge of the feature. The mesh elevation data 1 is digital data in which an elevation value is assigned to each cell of the mesh set on the ground surface, and can be created from what is generally called DSM (Digital Surface Model). This mesh elevation data 1 can be created by meshing a point data group obtained by directly irradiating a laser beam from the sky to the ground to obtain the height of the object, or by using an aerial survey method.

上記メッシュ標高データ１は、平面座標位置に対して高さ、あるいは標高データが対応していれば足り、標高データは、直接数値で与えられたもの以外に、適数の階調値として与えられたものであってもよい。 The mesh elevation data 1 is sufficient if the height or elevation data corresponds to the plane coordinate position, and the elevation data is given as an appropriate number of gradation values in addition to those given directly as numerical values. It may be.

地物のエッジを抽出する原データとしてメッシュ標高データ１を使用する利点を生かすために、エッジ抽出に際し、まず、メッシュ標高データ１の各セルとこれらの周辺セルとの標高差分を演算する。標高差分の演算対象となるセル（周辺セル群）の範囲は、メッシュ標高データ１の密度、あるいは抽出する地物の大きさ等を考慮して、例えば、注目セルに縦横方向、あるいは斜め方向で隣接する４セル、あるいは、注目セルを矩形枠状に包囲する８セル等のように、注目セルを中心とする所定の範囲を選択できる。 In order to take advantage of the use of the mesh elevation data 1 as the original data for extracting the edge of the feature, at the time of edge extraction, first, the altitude difference between each cell of the mesh elevation data 1 and these neighboring cells is calculated. The range of cells (neighboring cell groups) that are subject to calculation of the altitude difference is determined in consideration of the density of the mesh altitude data 1 or the size of the feature to be extracted, for example, in the vertical / horizontal direction or diagonal direction of the target cell. A predetermined range centered on the target cell can be selected, such as four adjacent cells or eight cells surrounding the target cell in a rectangular frame shape.

以上のようにして求められた注目セルを中心とする周辺セル群をパターン化するために、各周辺セルの注目セルは、標高差分により等高域、低域、高域に分類される。分類は、注目セルとの標高差分が、予め設定された上下閾値の帯域内に入る場合を等高域、下方閾値より低い場合を低域、上方閾値より高い場合を高域とすることにより行われる。閾値は、エッジの抽出精度と、後述する結線処理における処理量とを考慮して適宜決定されるが、一般的にこの種データに求められる精度を考慮すると、実高値で２０（ｃｍ）程度とするのが望ましい。 In order to pattern the peripheral cell group centered on the target cell obtained as described above, the target cell of each peripheral cell is classified into an iso-high region, a low region, and a high region based on an altitude difference. Classification is performed by setting the elevation difference from the target cell to be within the preset upper and lower threshold bands, the iso-high band, the lower band lower than the lower threshold band, and the higher band higher than the upper threshold band. Is called. The threshold value is appropriately determined in consideration of the edge extraction accuracy and the processing amount in the connection processing described later. Generally, in consideration of the accuracy required for this kind of data, the actual high value is about 20 (cm). It is desirable to do.

注目セルがエッジ構成セルであるか否かは、以上のようにして求められた周辺セル群の域種配置パターンを予め設定されたモデルパターン２と比較することにより判定される。モデルパターン２は、上記周辺セル群と同一の大きさ、形状のセル群の中心がエッジを構成する場合に、周辺の域種がどのような配置になるかを検討することにより得られる。例えば、８セルからなる周辺セル群を想定すると、中心のセル（注目セル）が縦方向に延びる壁面との境界を構成するセルである場合には、注目セルを挟んで縦方向に注目セルより高域のセルが並ぶことが想定される。この状態を域種配置パターンで示すと、図６（ａ）、（ｂ）のようになるために、当該図の域種配置パターンは、エッジ構成セルであるか否かを判定するモデルパターン２として登録される。 Whether or not the target cell is an edge constituent cell is determined by comparing the area type arrangement pattern of the peripheral cell group obtained as described above with the model pattern 2 set in advance. The model pattern 2 is obtained by examining the arrangement of the surrounding area types when the center of the cell group having the same size and shape as the surrounding cell group forms an edge. For example, assuming a peripheral cell group consisting of 8 cells, if the central cell (target cell) is a cell that forms a boundary with the wall extending in the vertical direction, the vertical direction is higher than the target cell across the target cell. It is assumed that high-frequency cells are lined up. When this state is indicated by the area type arrangement pattern, it becomes as shown in FIGS. 6A and 6B, so that the area type arrangement pattern in the figure determines whether or not the area type arrangement pattern is an edge configuration cell. Registered as

モデルパターン２は、標高差分をとる周辺セル群の形状、大きさを考慮して適宜検討、決定されるが、さらに、登録するモデルパターン２の種類は、想定されるもの全てである必要は必ずしもなく、求められるエッジ抽出の精度と演算効率とを勘案して必要なもののみが採用される。すなわち、例えば、エッジ構成セル抽出ステップが地物のおおまかな矩形領域の検索を目的とする場合には、モデルパターン２には、隅角部を検出可能なもののみを使用すれば足りる。また、後続の結線処理にハフ変換等の線分化手法が採用される場合には、隅角部は線分の交点として決定可能であるために、隅角部を検出するためのパターンをモデルパターン２から省くことができる。 The model pattern 2 is appropriately examined and determined in consideration of the shape and size of the surrounding cell group that takes an altitude difference. Furthermore, the types of the model pattern 2 to be registered are not necessarily all assumed. Rather, only necessary ones are employed in consideration of the required edge extraction accuracy and calculation efficiency. That is, for example, when the edge component cell extraction step is intended to search for a rough rectangular area of a feature, it is sufficient to use only a model pattern 2 that can detect a corner portion. In addition, when a line segmentation method such as Hough transform is used for subsequent connection processing, the corner portion can be determined as the intersection of the line segments, so the pattern for detecting the corner portion is a model pattern. 2 can be omitted.

地表面の凹凸情報であるメッシュ標高データ１において、周辺セル群における標高差分の配置パターンと、現実の地物の段差発生部（エッジ部）の周囲の状態との間には、直接的な相関がある。したがって、周辺セル群における標高差分の配置パターンをもとにしてエッジ構成セルを抽出する本発明において、エッジ構成セルを正確に抽出することが可能になる。この結果、例えば、従来例において必要であった、細線化等の抽出されたエッジ構成セルへの再度の評価、検証操作を少なくするために、輪郭線を抽出する際の処理効率を向上させることができる上に、輪郭線の抽出精度も向上させることが可能になる。 In the mesh elevation data 1 which is unevenness information on the ground surface, there is a direct correlation between the arrangement pattern of the elevation difference in the surrounding cell group and the surrounding state of the step portion (edge portion) of the actual feature. There is. Therefore, in the present invention in which edge configuration cells are extracted based on an altitude difference arrangement pattern in a peripheral cell group, it becomes possible to accurately extract edge configuration cells. As a result, for example, in order to reduce the re-evaluation and verification operations for the extracted edge constituent cells such as thinning, which was necessary in the conventional example, the processing efficiency when extracting the contour line is improved. In addition, the outline extraction accuracy can be improved.

地物輪郭線の抽出は、以上のようにして抽出したエッジ構成セルに保持させた標高データと平面座標上の近接を基準にエッジ構成セル間を結線処理するという処理を前記コンピュータが実行することにより行うことができる。結線処理は、平面座標上で隣接、あるいは近接し、かつ、標高データが等高域にあるエッジ構成セルを同一の線分構成要素としてラベリングすることによりラスタデータとして出力する以外に、これらにハフ変換等を施してベクタデータとして出力することもできる。 In the feature outline extraction, the computer executes a process of connecting between the edge configuration cells based on the elevation data held in the edge configuration cells extracted as described above and the proximity on the plane coordinates. Can be performed. In addition to outputting the raster line data by labeling edge configuration cells that are adjacent or close to each other on the plane coordinates and whose elevation data is in the contour region as the same line segment component, It can also be converted and output as vector data.

また、地物輪郭線の抽出は、
域種の配置パターンにより決定される結線方向情報３を各エッジ構成セルに付与するという処理を前記コンピュータが実行するステップを含み、
前記各エッジ構成セルに保持させた標高データの近接と結線方向情報３の一致を基準にエッジ構成セル間を結線処理して地物の輪郭線を抽出するという処理を前記コンピュータが実行する地物の輪郭線抽出方法によることも可能である。 In addition, extraction of feature outlines
A step in which the computer executes a process of giving connection direction information 3 determined by the arrangement pattern of the area type to each edge constituent cell;
The feature that the computer executes the processing of extracting the contour line of the feature by performing the connection processing between the edge configuration cells based on the proximity of the altitude data held in each of the edge configuration cells and the coincidence of the connection direction information 3 It is also possible to use the contour line extraction method.

この方法において、エッジ構成セルへの結線方向情報３は、モデルパターン２とともに予め登録される。結線方向情報３は、図６において矢印で示されており、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、高域が縦方向に並ぶ域種の配列パターンを持つ場合には、縦方向の双方の結線方向情報３が割り当てられることを示し、図６（ｉ）以下は、直交２方向の結線方向情報３が割り当てられることを示す。 In this method, the connection direction information 3 to the edge constituent cells is registered together with the model pattern 2 in advance. The connection direction information 3 is indicated by an arrow in FIG. 6. For example, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), when there is a region type arrangement pattern in which the high region is arranged in the vertical direction, Both the connection direction information 3 in the vertical direction is assigned, and FIG. 6 (i) and the subsequent figures show that the connection direction information 3 in the two orthogonal directions is assigned.

この結線方向情報３を利用した結線処理は、平面座標上で所定間隔以内に位置するとともに、同一方向の結線方向情報３を有し、かつ、等高域の標高値をもつエッジ構成セル間同士をポリライン（ショートベクトル）化された線分により連結して行うことができる。 The connection processing using the connection direction information 3 is performed between edge constituent cells that are located within a predetermined interval on the plane coordinates, have the connection direction information 3 in the same direction, and have elevation values in the contour region. Can be performed by connecting them with polyline (short vector) line segments.

また、結線処理はこれ以外に、
結線方向情報３により与えられる結線方向に探索された連結条件を満足する他のエッジ構成セルを順次線分要素として連結して結線処理を行うこともできる。この方法による結線処理は、平面座標上で所定間隔以内に位置するとともに、同一方向の結線方向情報３を有し、かつ、等高域の標高値をもつエッジ構成セル同士を、中間に欠落セルがある場合には線分構成要素として補充しながらライン化して行われる。 In addition, the connection process is
It is also possible to perform connection processing by sequentially connecting other edge constituent cells satisfying the connection condition searched in the connection direction given by the connection direction information 3 as line segment elements. In this connection method, edge configuration cells that have a connection direction information 3 in the same direction and that have an elevation value in the contour range are located in the middle of missing cells that are located within a predetermined interval on a plane coordinate. If there is a line segment, it is performed as a line while being supplemented as a line segment component.

さらに、輪郭線を抽出するに際し、前記結線処理後に、該結線処理において同一の線分の構成要素として連結されたエッジ構成セルのセル数が所定の閾値以下である場合に当該線分を構成するエッジ構成セルを孤立点ノイズとして除去するという処理を前記コンピュータが実行したり、あるいは、前記孤立点ノイズの除去後に、メッシュ標高データ１に対して、輪郭線抽出対象外地物の分布領域を表示するデジタルデータとの画像間演算を行って輪郭線抽出対象外地物をノイズとして除去するという処理を前記コンピュータが実行することにより、抽出精度を高めることができる。 Furthermore, when extracting the contour line, after the connection process, if the number of edge constituent cells connected as the same line segment component in the connection process is equal to or less than a predetermined threshold, the line segment is formed. The computer executes a process of removing edge-constituting cells as isolated point noise, or displays the distribution area of the contour line extraction target feature on the mesh elevation data 1 after the removal of the isolated point noise. Extraction accuracy can be increased by the computer executing a process of performing an inter-image calculation with digital data and removing a contour line extraction target non-existing feature as noise.

本発明によれば、エッジ構成セルを高い精度で、かつ、効率的に抽出することができ、この結果、地物の輪郭線、あるいはポリゴンの自動抽出を正確に行うことができる。 According to the present invention, the edge constituent cells can be extracted with high accuracy and efficiency, and as a result, the outline of the feature or the automatic extraction of the polygon can be accurately performed.

図２に本発明が適用された３次元モデル作成装置の機能ブロック図を、図１にその動作フローを示す。３次元モデル作成装置は、メッシュ標高データ１を原データとして利用して地上の建造物等、人工構造物を自動抽出するように構成され、バスライン４を介して接続される制御部５により制御されるエッジ構成セル抽出部６、輪郭線抽出部７、ポリゴン抽出部８及び３Ｄ出力部９を備える。また、バスライン４には、汎用のデータアクセス部１０が接続され、メモリ部１１へのリード／ライトが行われる。 FIG. 2 shows a functional block diagram of a three-dimensional model creation apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 1 shows an operation flow thereof. The three-dimensional model creation device is configured to automatically extract an artificial structure such as a building on the ground using the mesh elevation data 1 as original data, and is controlled by a control unit 5 connected via a bus line 4. Edge configuration cell extraction unit 6, outline extraction unit 7, polygon extraction unit 8, and 3D output unit 9. A general-purpose data access unit 10 is connected to the bus line 4 to read / write data from / to the memory unit 11.

メッシュ標高データ１には、上述したＤＳＭデータが使用され、予めメモリ部１１のＤＳＭデータ格納部１１ａに読み込まれる。エッジ構成セル抽出部６は、エッジ構成セル抽出ステップ（Ｓ１０）を実行してＤＳＭデータ１のセルからエッジを構成するセルを抽出し、メモリ部１１のエッジセル情報格納部１１ｂに格納する。エッジ構成セル抽出部６の後段の輪郭線抽出部７は、抽出されたエッジ構成セルに対して、ライン化ステップ（Ｓ２１）とノイズ除去ステップ（Ｓ２２）とからなる輪郭線抽出ステップ（Ｓ２０）を実行する。ライン化ステップ（Ｓ２１）において、上記エッジ構成セルに連結される他のエッジ構成セルが探索され、これら各エッジ構成セル同士が同一線分を構成することがエッジセル情報格納部１１ｂに格納される。また、ノイズ除去ステップ（Ｓ２２）では、種々の判定条件を使用してノイズであるエッジ構成セルが削除される。 The mesh elevation data 1 uses the above-described DSM data and is read in advance into the DSM data storage unit 11 a of the memory unit 11. The edge configuration cell extraction unit 6 executes an edge configuration cell extraction step (S10), extracts cells constituting the edge from the cells of the DSM data 1, and stores them in the edge cell information storage unit 11b of the memory unit 11. The contour extraction unit 7 at the subsequent stage of the edge constituent cell extraction unit 6 performs a contour extraction step (S20) including a line forming step (S21) and a noise removing step (S22) on the extracted edge constituent cells. Execute. In the line forming step (S21), other edge constituent cells connected to the edge constituent cells are searched, and the fact that these edge constituent cells constitute the same line segment is stored in the edge cell information storage section 11b. Further, in the noise removal step (S22), edge configuration cells that are noise are deleted using various determination conditions.

以上の輪郭線抽出ステップ（Ｓ２０）により抽出された地物の輪郭線に対してこの後、ポリゴン抽出部８においてポリゴン化ステップ（Ｓ３１）と直角補正ステップ（Ｓ３２）からなるポリゴン抽出ステップ（Ｓ３０）が実行され、さらに３Ｄ出力部９において地物の３Ｄモデルが出力される。 After that, the polygon extraction step (S30) comprising the polygonalization step (S31) and the right angle correction step (S32) is performed in the polygon extraction unit 8 with respect to the contour lines of the features extracted by the above contour line extraction step (S20). And the 3D output unit 9 outputs a 3D model of the feature.

エッジ構成セル抽出部６の動作を図３に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。エッジ構成セル抽出部６での処理が開始されると、まず、データアクセス部１０に最初の注目セルとその周辺セル群（この実施の形態においては注目セルを中心とする周囲８セル）を指定したＤＳＭデータ格納部１１ａへの読み込み命令がセットされ（Ｓ１０-１）、次いで、標高差分演算部６ａにおいて各周辺セルと注目セルとの標高差分を演算する（Ｓ１０-２）。 The operation of the edge constituent cell extraction unit 6 will be described in detail based on the flowchart shown in FIG. When the processing in the edge constituent cell extraction unit 6 is started, first, the first cell of interest and its peripheral cell group (in this embodiment, surrounding 8 cells centered on the cell of interest) are designated in the data access unit 10. The read command to the DSM data storage unit 11a is set (S10-1), and then the altitude difference calculation unit 6a calculates the altitude difference between each neighboring cell and the target cell (S10-2).

図５はエッジ構成セル抽出部６における処理を説明するもので、図５（ａ）において黒丸で示されるＤＳＭデータ１中のセルが注目セルとして指定されると、標高差分演算部６ａは、図５（ｃ）に示すように、
ΔＨ11=Ｈ22-Ｈ11
ΔＨ12=Ｈ22-Ｈ12
・・・・・
ΔＨ33=Ｈ22-Ｈ33
（ただし、Ｈmnは図５（ｂ）におけるＰmnセルの標高値、
ΔＨmnはＨ22に対する標高差分）
を演算し、さらに、域種分類部６ｂにおいて周辺セルに域種を付与する（Ｓ１０-３）。 FIG. 5 explains the processing in the edge constituent cell extraction unit 6. When a cell in the DSM data 1 indicated by a black circle in FIG. 5A is designated as a target cell, the elevation difference calculation unit 6a As shown in 5 (c),
ΔH11 = H22-H11
ΔH12 = H22-H12
...
ΔH33 = H22-H33
(Where Hmn is the elevation value of the Pmn cell in FIG. 5 (b),
ΔHmn is the difference in elevation from H22)
Further, the region type classification unit 6b assigns region types to the surrounding cells (S10-3).

域種分類部６ｂは、図５（ｂ）に示す各セルの標高差分ΔＨmnを予め定められた閾値（Ｈｔ）と比較し、
|ΔＨ|-Ｈｔ>０、かつΔＨ>０の場合には、”高域”を、
|ΔＨ|-Ｈｔ>０、かつΔＨ<０の場合には、”低域”を、
|ΔＨ|-Ｈｔ<=０の場合には、”等高域”を、
各々各セルに域種を割り当てる。 The area type classification unit 6b compares the altitude difference ΔHmn of each cell shown in FIG. 5B with a predetermined threshold (Ht),
When | ΔH | -Ht> 0 and ΔH> 0,
When | ΔH | -Ht> 0 and ΔH <0,
When | ΔH | -Ht <= 0, the “contour” is
A range type is assigned to each cell.

図５（ｄ）に注目セルの周辺セルに域種を割り当てた例を示す。図５（ｄ）において、注目セルは黒塗り三角形で、高域は白抜き丸印で、等高域は白抜き三角形で示される。
以上のようにして注目セルを囲む周辺セル群の全体に域種を割り当てた後（Ｓ１０-４）、パターン比較部６ｃにおいてモデルパターン２との比較が行われる（Ｓ１０-５）。モデルパターン２は、図６に示すように、注目セルが壁面等のエッジ構成部である場合の周辺セルにおける域種の分布を予めモデルパターン格納部１１ｃに登録したもので、上述した域種の配置パターンがモデルパターン２に一致する場合には、当該注目セルは、エッジを構成するセルとして抽出される（Ｓ１０-６）。 FIG. 5D shows an example in which a zone type is assigned to the neighboring cell of the target cell. In FIG. 5D, the target cell is a black triangle, the high region is indicated by a white circle, and the contour region is indicated by a white triangle.
After assigning the region type to the entire surrounding cell group surrounding the target cell as described above (S10-4), the pattern comparison unit 6c performs comparison with the model pattern 2 (S10-5). As shown in FIG. 6, the model pattern 2 is obtained by previously registering the distribution of the region types in the peripheral cells when the target cell is an edge component such as a wall surface in the model pattern storage unit 11c. When the arrangement pattern matches the model pattern 2, the target cell is extracted as a cell constituting the edge (S10-6).

この実施の形態において、モデルパターン２は図（ａ）から（ｐ）までの１６パターンが使用されており、例えば、図５（ｄ）に示す注目セルは、周辺セル群の域種配置パターンが図６（ａ）に一致するために、エッジ構成セルとして抽出される。なお、図６における域種は上述したものと同様の符号が使用され、また、低域は、×印で示される。 In this embodiment, 16 patterns from FIGS. (A) to (p) are used as the model pattern 2. For example, the attention cell shown in FIG. In order to match FIG. 6A, it is extracted as an edge constituent cell. Note that the same reference numerals as those described above are used for the region types in FIG. 6, and the low region is indicated by a cross.

さらに、上記モデルパターン２には、結線方向情報３が予め登録されている。図６に示すように、結線方向情報３は、エッジ構成セル同士の連結方向を示すもので、例えば、注目セルの左側に高域が縦方向に並び、残余のセル全てが等高域の場合、壁面は縦方向に配置されていると考えられるために、当該パターンには、図６（ａ）に示すように、縦方向の結線方向情報３が割り当てられる。同様にして、図６（ｂ）には縦方向の結線方向情報３が、図６（ｃ）、（ｄ）には横方向の結線方向情報３が、図６（ｅ）ないし（ｈ）には斜め方向の結線方向情報３が各々付与される。 Furthermore, connection direction information 3 is registered in the model pattern 2 in advance. As shown in FIG. 6, the connection direction information 3 indicates the connection direction between the edge constituent cells. For example, when the high frequency region is arranged in the vertical direction on the left side of the cell of interest and all the remaining cells are the iso high frequency region, Since the wall surfaces are considered to be arranged in the vertical direction, the connection direction information 3 in the vertical direction is assigned to the pattern as shown in FIG. Similarly, FIG. 6B shows the vertical connection direction information 3, FIGS. 6C and 6D show the horizontal connection direction information 3, and FIGS. 6E to 6 H. Is given connection direction information 3 in an oblique direction.

これに対し、図６（ｉ）以下に示すように、注目セルが隅角部である場合には、結線方向情報３は、直交２方向に付与される。
なお、この実施の形態において、モデルパターン２による地物の隅角部の検出は、出隅部のみを対象とする場合を示したが、図６（ｉ）以下に示すモデルパターン２において、低域を高域に変更するモデルパターン２を追加すると、地物の入隅部の検出も可能になる。また、この実施の形態においてモデルパターン２は９×９のマトリクスを使用するために、図６（ｅ）ないし（ｈ）に示すように、傾斜角の検出性能は４５°であるが、より大きなマトリクスでモデルパターン２を構成することにより、傾斜角の検出性能を高めることもできる。 On the other hand, as shown in FIG. 6 (i) and subsequent figures, when the target cell is a corner, the connection direction information 3 is given in two orthogonal directions.
In this embodiment, detection of the corner portion of the feature by the model pattern 2 has been shown for the case where only the projected corner portion is targeted. However, in the model pattern 2 shown in FIG. If the model pattern 2 for changing the area to the high area is added, the corner of the feature can be detected. In this embodiment, since the model pattern 2 uses a 9 × 9 matrix, the inclination angle detection performance is 45 ° as shown in FIGS. 6E to 6H. By configuring the model pattern 2 with a matrix, the tilt angle detection performance can be enhanced.

これら結線方向情報３は、注目セルがモデルパターン２との比較の結果エッジ構成セルと判定された際に、対応するモデルパターン２から読み込まれ、エッジ情報登録部６ｄにより当該エッジ構成セルのセル位置情報とともにエッジセル情報格納部１１ｂに格納される（Ｓ１０-７）。 The connection direction information 3 is read from the corresponding model pattern 2 when the target cell is determined to be an edge constituent cell as a result of comparison with the model pattern 2, and the edge information registration unit 6d uses the cell position of the edge constituent cell. The information is stored in the edge cell information storage unit 11b together with the information (S10-7).

以上のようにして全てのセルに対するエッジ構成セルか否かの判定が終了すると、制御は輪郭線抽出部７に移行し、図４に示す輪郭線抽出ステップ（Ｓ２０）が実行される。上述したように輪郭線抽出ステップ（Ｓ２０）はライン化ステップ（Ｓ２１）と、ノイズ除去ステップ（Ｓ２２）とからなり、ライン化ステップ（Ｓ２１）の開始に際し、まず、データアクセス部１０にエッジ構成セルをセットし、当該エッジ構成セルの標高値と、結線方向情報３をＤＳＭデータ格納部１１ａ及びエッジセル情報格納部１１ｂから読み出す（Ｓ２１-１）。 When the determination as to whether or not all the cells are edge constituent cells is completed as described above, the control shifts to the contour extraction unit 7 and the contour extraction step (S20) shown in FIG. 4 is executed. As described above, the contour line extracting step (S20) includes a line forming step (S21) and a noise removing step (S22). At the start of the line forming step (S21), first, the data access unit 10 receives edge configuration cells. And the altitude value of the edge constituent cell and the connection direction information 3 are read out from the DSM data storage unit 11a and the edge cell information storage unit 11b (S21-1).

この後、移動方向演算部７ａにおいて、現在の注目エッジ構成セルから結線方向情報３により示される方向に移動したセル位置を演算してデータアクセス部１０にセットする（Ｓ２１-２）。データアクセス部１０は、指定されたセル位置がエッジセル情報格納部１１ｂ内に登録されているか否かを検索することによって、当該セルがエッジ構成セルであるか否かを判定し（Ｓ２１-３）、存在しない場合には当該エッジ構成セルにライン終端マークを付加して（Ｓ２１-７）ライン化対象のセル探索を終了し、次のエッジ構成セルに対するライン化ステップ（Ｓ２１）を継続する。 Thereafter, the movement direction calculation unit 7a calculates the cell position moved in the direction indicated by the connection direction information 3 from the current target edge constituent cell and sets it in the data access unit 10 (S21-2). The data access unit 10 determines whether or not the specified cell position is registered in the edge cell information storage unit 11b, thereby determining whether or not the cell is an edge configuration cell (S21-3). If it does not exist, a line end mark is added to the edge constituent cell (S21-7), the search for the cell to be lined is finished, and the line forming step (S21) for the next edge constituent cell is continued.

Ｓ２１-３において移動先のセルがエッジ構成セルであった場合には、Ｓ２１-４、Ｓ２１-５が実行される。Ｓ２１-４においては、当該セルが閉ループ構成セルであるか否かがエッジセル情報格納部１１ｂを検索することにより判定され、閉ループ構成セルである場合には、結線方向情報３に基づくライン化対象セルの探索を終了する。閉ループ構成セルでなかった場合には、Ｓ２１-５において、探索したライン化対象セルの標高値と、隣接する接続対象のセルとの標高差を標高差判定部７ｂで演算し、標高差が所定の閾値より小さな場合には、これらのエッジ構成セルは同一の線分に属する旨をエッジセル情報格納部１１ｂに格納する（Ｓ２１-６）。閾値には、エッジ構成セル抽出ステップ（Ｓ１０）で使用した値を利用できるが、これ以外に設定することも可能である。 If the destination cell is an edge constituent cell in S21-3, S21-4 and S21-5 are executed. In S21-4, it is determined by searching the edge cell information storage unit 11b whether or not the cell is a closed loop constituent cell. If the cell is a closed loop constituent cell, the cell to be lined based on the connection direction information 3 is determined. The search for is terminated. If the cell is not a closed-loop configuration cell, in S21-5, the elevation difference between the searched elevation value of the cell to be lined and the adjacent connection target cell is calculated by the elevation difference determination unit 7b, and the elevation difference is predetermined. If the threshold value is smaller than the threshold value, the fact that these edge constituent cells belong to the same line segment is stored in the edge cell information storage unit 11b (S21-6). As the threshold value, the value used in the edge configuration cell extraction step (S10) can be used, but other values can be set.

図７（ａ）にライン化ステップ（Ｓ２１）による処理内容を示す。いま、左側に示すように、縦向きの結線方向情報３をもつエッジ構成セルが３個並んでおり、対象エッジ構成セルとして最上位のものが指定（Ｓ２１-１）されたとすると、当該エッジ構成セルの結
線方向情報３は縦方向であるために、上下方向が探索先として指定され（Ｓ２１-２）、
その直下のセル（中間セル）がエッジ構成セルで、かつ、閉ループ構成セルでもなく、さらに標高差も小さい場合（Ｓ２１-３、Ｓ２１-４、Ｓ２１-５）には、中間セルは最上位
セルとともに線分を構成するセルであると考えられるため、同一の線分の構成要素として登録される（Ｓ２１-６）。 FIG. 7A shows the processing contents in the line forming step ( S21 ). Now, as shown on the left side, assuming that three edge configuration cells having vertical connection direction information 3 are arranged and the highest one is designated as the target edge configuration cell (S21-1), the edge configuration cell Since the cell connection direction information 3 is the vertical direction, the vertical direction is designated as the search destination (S21-2).
If the cell directly below (intermediate cell) is an edge configuration cell, not a closed loop configuration cell, and the altitude difference is small (S21-3, S21-4, S21-5), the intermediate cell is the highest cell. At the same time, it is considered as a cell constituting a line segment, and is registered as a component of the same line segment (S21-6).

このようにして中間セルの評価が終了すると、再び、Ｓ２１-２以下を実行し、最下位
セルが上述した条件を充足した場合には、さらに、当該最下位セルが最上位及び中間セルとともにラインを構成する旨の登録がされ、同様のライン化ステップ（Ｓ２１）が実行される。本例によれば、ラインは最下位セルで終了しているために、Ｓ２１-１に移動した
後、条件を充足するセルはないために、Ｓ２１-７により最下位セルにライン終端マーク
を付加し、最上位セルを始端とする線分の探索が終了し、新たな線分探索が開始される。 When the evaluation of the intermediate cell is completed in this way, S21-2 and subsequent steps are executed again, and if the lowest cell satisfies the above-mentioned conditions, the lowest cell is lined together with the highest and intermediate cells. Is registered, and a similar line forming step ( S21 ) is executed. According to this example, since the line ends at the lowest cell, after moving to S21-1, there is no cell that satisfies the condition, so a line end mark is added to the lowest cell at S21-7. Then, the search for the line segment starting from the highest cell ends, and a new line segment search is started.

以上のようにして全エッジ構成セルに対するライン化ステップが終了すると（Ｓ２１-８）、ノイズ除去ステップ（Ｓ２２）が実行される。この実施の形態において、ノイズ除去は、孤立点ノイズ除去部７ｃによる孤立点ノイズ除去ステップ（Ｓ２２-１）と、植生ノイズ除去部７ｄによる植生ノイズ除去ステップ（Ｓ２２-２）とからなる。 As described above, when the line forming step for all the edge-constituting cells is completed (S21-8), the noise removing step (S22) is executed. In this embodiment, the noise removal includes an isolated point noise removal step (S22-1) by the isolated point noise removal unit 7c and a vegetation noise removal step (S22-2) by the vegetation noise removal unit 7d.

孤立点ノイズ除去ステップ（Ｓ２２-１）は、上記ライン化ステップ（Ｓ２１）により連結されたセル数、すなわち、ライン長が所定の閾値以下である場合には、孤立点ノイズとしてエッジセル情報格納部１１ｂから消去する。閾値には、実長で２０（ｃｍ）程度に設定される。 In the isolated point noise removing step (S22-1), when the number of cells connected in the line forming step (S21), that is, the line length is equal to or less than a predetermined threshold, the edge cell information storage unit 11b is used as isolated point noise. Erase from The threshold is set to about 20 (cm) in actual length.

一方、植生ノイズ除去ステップ（Ｓ２２-２）は、ＤＳＭデータ１と、植生データ格納部１１ｄに予め格納され、ＤＳＭデータ１が得られる領域での植生の分布を表した植生データとの間でセル間の論理演算を行い、植生データにより指定される領域のエッジ構成セルをエッジセル情報格納部１１ｂから消去して行われる。このように、植生ノイズ除去ステップを含めることによって、例えば樹木等を過って建造物として抽出することが完全に防止できる。 On the other hand, the vegetation noise removal step (S22-2) is a cell between DSM data 1 and vegetation data that is stored in advance in the vegetation data storage unit 11d and represents the distribution of vegetation in an area where DSM data 1 is obtained. This is performed by performing a logical operation between them and erasing the edge constituent cells in the region specified by the vegetation data from the edge cell information storage unit 11b. Thus, by including the vegetation noise removal step, it is possible to completely prevent, for example, extraction through a tree or the like as a building.

図７（ｂ）にノイズ除去ステップの実行結果を示す。図７（ｂ）において左上がノイズ除去前のイメージ図、右上がＤＳＭデータ１空間中における植生領域の位置を示す植生データを示す。また、下方はノイズ除去後のイメージ図を各々示すもので、左上のイメージ図に存在する孤立点ノイズは孤立点ノイズ除去部７ｃにより除去され、植生データとＤＳＭデータ１空間との重合部位に存在するエッジ構成セルは、孤立点ノイズ除去ステップ（Ｓ２２-１）により消去されない程度の長さであっても植生ノイズ除去部７ｄにより消去されたことを示している。 FIG. 7B shows the execution result of the noise removal step. In FIG. 7 (b), the upper left is an image diagram before noise removal, and the upper right is vegetation data indicating the position of the vegetation region in the DSM data 1 space. Also, the lower part shows an image diagram after noise removal, and the isolated point noise existing in the upper left image diagram is removed by the isolated point noise removing unit 7c, and the edge existing at the overlapping portion of the vegetation data and the DSM data 1 space The constituent cells are erased by the vegetation noise removing unit 7d even if they are not long enough to be erased by the isolated point noise removing step (S22-1).

以上の輪郭線抽出ステップ（Ｓ２０）が終了すると、ポリゴン化ステップ（Ｓ３１）と直角補正ステップ（Ｓ３２）とからなるポリゴン抽出ステップ（Ｓ３０）が実行される。ポリゴン化部８ａにおけるポリゴン化ステップ（Ｓ３１）は、輪郭線抽出ステップ（Ｓ２０）により求められたライン同士を交点で連結して多角形として定義するもので、図８（ａ）に示すように、ライン化されたセルにより既に閉ループが構成されている場合には、エッジセル情報格納部１１ｂにおける始端、終点マーク位置が交点座標として利用される（図８（ａ）参照）。また、閉ループが構成されていない場合には、一旦、各ラインを始端、終点マーク位置を通過する直線として定義した後、直線を延長して標高値が近似する他の直線との交点を求めて閉ループ化される。 When the above contour line extracting step (S20) is completed, a polygon extracting step (S30) including a polygonizing step (S31) and a right angle correcting step (S32) is executed. The polygonizing step (S31) in the polygonizing unit 8a defines the polygon obtained by connecting the lines obtained in the contour extracting step (S20) at intersections, as shown in FIG. 8 (a). When a closed loop is already configured by the lined cells, the start and end mark positions in the edge cell information storage unit 11b are used as intersection coordinates ( see FIG. 8A ). Also, if a closed loop is not configured, once each line is defined as a straight line that passes through the start and end mark positions, the straight line is extended to find the intersection with another straight line that approximates the elevation value Closed loop.

直角補正部８ｂによる直角補正ステップ（Ｓ３２）は、図８（ｂ）に示すように、ポリゴン化データに対してメッシュ単位で発生する擬似輪郭を直交化する。 In the right angle correction step (S32) by the right angle correction unit 8b, as shown in FIG. 8B, the pseudo contour generated in mesh units is orthogonalized with respect to the polygon data.

以上のようにして求められたポリゴンは、交点の位置に加えて標高値を持っているために、３次元空間に配置することにより、３Ｄ出力部９から簡単に３Ｄ情報として出力することができる。 Since the polygon obtained as described above has an altitude value in addition to the position of the intersection, it can be easily output as 3D information from the 3D output unit 9 by being arranged in a three-dimensional space. .

本発明を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows this invention. ３次元モデル作成装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a three-dimensional model creation apparatus. エッジ構成セル抽出ステップの詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of an edge structure cell extraction step. 輪郭線抽出ステップの詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of an outline extraction step. エッジ構成セル抽出ステップの動作を示す説明図で、（ａ）はＤＳＭデータ空間内の注目セルと周辺セル群をハッチングを施して示す図、（ｂ）は周辺セル群の詳細図、（ｃ）は周辺セルの標高差分を示す図、（ｄ）は域種を割り当てた状態を示す図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of an edge structure cell extraction step, (a) is a figure which shows the attention cell and surrounding cell group in DSM data space by hatching, (b) is a detailed figure of a surrounding cell group, (c) Is a diagram showing an altitude difference between neighboring cells, and (d) is a diagram showing a state in which region types are assigned. モデルパターンを示す図である。It is a figure which shows a model pattern. 輪郭線抽出ステップの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of an outline extraction step. ポリゴン抽出ステップの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of a polygon extraction step.

符号の説明Explanation of symbols

１メッシュ標高データ
２モデルパターン
３結線方向情報 1 Mesh elevation data 2 Model pattern 3 Connection direction information

Claims

地表面を分割したメッシュの各セルに標高データを付与したメッシュ標高データから地物のエッジを抽出するためにコンピュータにより実施される地物のエッジ抽出方法であって、
前記コンピュータが、
前記メッシュ標高データ内の各セルに対して周辺セルとの間の標高差分を求め、
次いで、前記周辺セルを、注目セルの標高を中心として上下に所定の閾値の幅を有する等高域と、等高域の上下の高低域のいずれかに分類し、
この後、注目セルの周辺における域種の配置パターンをエッジ構成セルに対して予め定義されたモデルパターンと比較し、
モデルパターンに一致する配置パターンの域種を周辺とする注目セルをエッジ構成セルとして抽出するという各処理を実行する地物のエッジ抽出方法。 A feature edge extraction method implemented by a computer to extract feature edges from mesh elevation data obtained by assigning elevation data to each cell of a mesh obtained by dividing a ground surface,
The computer is
Obtain an elevation difference between each cell in the mesh elevation data and the surrounding cells,
Next, the peripheral cell is classified into one of a contour region having a predetermined threshold width above and below the elevation of the target cell, and a contour region above and below the contour region,
After this, the arrangement pattern of the area type around the attention cell is compared with the model pattern defined in advance for the edge constituent cell,
A feature edge extraction method for executing each processing of extracting a target cell having a region type of the arrangement pattern matching the model pattern as an edge constituent cell.

請求項１記載の方法により抽出された各エッジ構成セルに保持させた標高データと平面座標上の近接を基準にエッジ構成セル間を結線処理して地物の輪郭線を抽出するという処理を前記コンピュータが実行する地物の輪郭線抽出方法。 Wherein a process of the inter claim 1, wherein the method reference to the edge constituting the cell proximity on elevation data and plane coordinates are held in each edge configuration cell extracted by and connection processing to extract a contour line of the feature A feature outline extraction method executed by a computer .

請求項１記載の方法により抽出されたエッジ構成セルを結線処理して地物の輪郭線を抽出するために前記コンピュータにより実施される地物の輪郭線抽出方法であって、
域種の配置パターンにより決定される結線方向情報を各エッジ構成セルに付与するという処理を前記コンピュータが実行するステップを含み、
前記コンピュータが、
前記各エッジ構成セルに保持させた標高データの近接と結線方向情報の一致を基準にエッジ構成セル間を結線処理して地物の輪郭線を抽出するという処理を実行する地物の輪郭線抽出方法。 A feature contour extraction method implemented by the computer to connect the edge constituent cells extracted by the method according to claim 1 and extract a contour of the feature,
Including the step of the computer executing a process of giving connection direction information determined by the arrangement pattern of the area type to each edge constituent cell,
The computer is
Contour extraction of a feature for executing processing of extracting a contour line of a feature by performing a connection process between edge constituent cells on the basis of proximity of altitude data held in each edge constituent cell and matching of connection direction information Method.

前記結線処理が、前記結線方向情報により与えられる結線方向に探索された連結条件を満足する他のエッジ構成セルを順次線分要素として連結して行われる請求項３記載の地物の輪郭線抽出方法。 4. The feature outline extraction according to claim 3, wherein the connection processing is performed by sequentially connecting other edge constituent cells satisfying the connection condition searched in the connection direction given by the connection direction information as line segment elements. Method.

前記結線処理後に、該結線処理において同一の線分の構成要素として連結されたエッジ構成セルのセル数が所定の閾値以下である場合に当該線分を構成するエッジ構成セルを孤立点ノイズとして除去するという処理を前記コンピュータが実行するステップを含む請求項４記載の地物の輪郭線抽出方法。 After the connection processing, when the number of edge constituent cells connected as the same line segment component in the connection processing is equal to or less than a predetermined threshold, the edge constituent cells constituting the line segment are removed as isolated point noise. The feature outline extraction method according to claim 4 , further comprising a step in which the computer executes a process of performing .

前記孤立点ノイズの除去後に、前記メッシュ標高データに対して、輪郭線抽出対象外地物の分布領域を表示するデジタルデータとの画像間演算を行って輪郭線抽出対象外地物をノイズとして除去するという処理を前記コンピュータが実行するステップを含む請求項５記載の地物の輪郭線抽出方法。 After removal of the isolated point noise, relative to the grid elevation data, by performing inter-image operation between the digital data indicating the distribution area of the contour line extraction excluded feature of removing contour extraction excluded features as noise The feature outline extraction method according to claim 5 , further comprising a step of executing a process by the computer .

地表面を分割したメッシュの各セルに標高データを付与したメッシュ標高データから地物のエッジを抽出するためにコンピュータを、
前記メッシュ標高データ内の各セルに対して周辺セルとの間の標高差分を求める標高差分演算部と、
前記標高差分演算部からの標高差分に基づいて、等高域と、等高域の上下の高低域のいずれかに分類する域種分類部と、
域種分類部により与えられた注目セルの周辺における域種の配置パターンをエッジ構成セルに対して予め定義されたモデルパターンと比較するパターン比較部と、
モデルパターンに一致する配置パターンの域種を周辺とする注目セルをエッジ構成セルとして抽出して登録するエッジ情報登録部として機能させる地物のエッジ抽出用プログラム。 In order to extract the edge of the feature from the mesh elevation data where the elevation data is assigned to each cell of the mesh that divided the ground surface,
An altitude difference calculation unit for obtaining an altitude difference between neighboring cells for each cell in the mesh altitude data;
Based on the altitude difference from the altitude difference calculation unit, a region type classification unit that classifies the contour region into one of the upper and lower regions above and below the contour region,
A pattern comparison unit that compares the arrangement pattern of the region type in the vicinity of the cell of interest given by the region type classification unit with a model pattern defined in advance for the edge configuration cell;
A feature edge extraction program that functions as an edge information registration unit that extracts and registers a cell of interest around a region type of an arrangement pattern that matches a model pattern as an edge constituent cell.