JP7285678B2 - 情報処理装置、及び制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置、及び制御プログラムに関する。

従来から、レーザ光を測量対象物に照射し、反射したレーザ光を観測することにより、測量対象物までの距離を測定するレーザスキャナ等の三次元測量機器が知られている。三次元測量機器は、地形及び地物の標高値等を測量する地形測量に用いられる。例えば、河川管理者等が、河川堤防を管理するために、定期的に三次元測量機器を用いて河川堤防の形状を測定し、河川堤防の変状を調査する。

三次元測量機器は、無人又は有人の航空機及び車両等の移動体に搭載され、移動体の進行に応じて実施した距離測定によって地形及び地物までの距離を含む三次元観測データを取得する。そして、取得した三次元観測データに基づいて、地形及び地物の標高を含む三次元点群データが得られる。

例えば、特許文献１には、三次元点群データの標高データと、航空写真等によって識別された人工建築物等の地物の輪郭データとに基づいて、地形の標高と地物の上面の標高とを判別し、三次元市街地空間モデルを自動作成する三次元市街地空間モデル作成システムについて記載されている。また、特許文献２には、コンピュータが、三次元点群データと、水平面上に発生させた多数のグリッドとに基づいて、各グリッド内の各点のうちの最低標高の点を、各グリッド内にある地物の影響を除外した地表面の標高であると判定し、判定された標高に基づいて地形モデルを生成する技術について記載されている。

特開２００２－７４３２３号公報 特開２０１３－８８１８８号公報

特許文献１に記載の技術では、システムの使用者が、専門的な測量知識を有する測量技術者ではない場合、当該技術の使用ができない、又は、当該技術の使用に時間が掛かってしまう等の問題が生じることがあった。

また、特許文献２に記載の技術では、測量範囲に、急勾配の斜面を有する地形が含まれる場合、グリッドのサイズが大きい程、斜面を正確に表すことができなくなるという問題があった。また、グリッドのサイズが小さく設定されると、グリッドの数が多くなってしまうため、コンピュータによる地形モデルの生成処理に時間が掛かってしまうことがあった。

本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、地形の形状及び地物の配置に応じた地形の標高値の算出処理の処理速度を向上させる情報処理装置、及び制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る情報処理装置は、三次元測量機器によって取得された測量対象領域内の地形及び地物の三次元観測データに基づいて作成された、複数の地点の平面座標及び標高値を含む三次元点群データによって、測量対象領域内の標高を推定する情報処理装置であって、測量対象領域に対応する算出対象領域を設定する領域設定部と、算出対象領域を分割した複数の領域を示す領域データを作成する作成部と、複数の領域のそれぞれについて、三次元点群データに基づいて、各領域に含まれる一又は複数の地点を判定し、一又は複数の地点の各標高値の中から最も低い標高値を、各領域の領域標高値として判定する、第１判定部と、各領域の領域標高値に基づいて、複数の領域のうちの互いに隣接する２の領域の組合せごとに、２の領域の差分値を算出する算出部と、各２の領域の組合せの各差分値のうち、所定値を超えている差分値を有する２の領域があるか否かを判定する第２判定部と、所定値を超えている差分値を有する２の領域がある場合、所定値を超えている差分値を有する２の領域の全てを新たな算出対象領域として設定して、作成部、第１判定部、算出部及び第２判定部の各処理を再度実行させる制御部と、所定値を超えている差分値を有する２の領域がない場合、各領域の領域標高値を地形の標高値として出力する出力制御部と、を備える。

また、本発明に係る情報処理装置において、算出部は、各領域の領域標高値に基づいて、互いに隣接する２の領域の組合せごとに、２の領域の標高差を差分値として算出する処理、又は、各領域の領域標高値に基づいて、互いに隣接する２の領域の組合せごとに、２の領域の標高差を算出し、２の領域のそれぞれの中心地点間の距離を算出し、算出された標高差と算出された距離とに基づいて２の領域の傾斜角度を算出し、算出した傾斜角度を差分値とする処理、を実行することが好ましい。

また、本発明に係る情報処理装置において、複数の領域は、格子状のメッシュ領域であり、作成部によって、測量対象領域に対応する算出対象領域が分割される場合、ユーザによって設定された最大のサイズのメッシュ領域が用いられ、制御部は、作成部によって分割された領域がユーザによって設定された最小のサイズのメッシュ領域である場合、第１判定部の処理を実行させた後、算出部及び第２判定部の各処理を実行させずに、出力制御部の処理を実行させることが好ましい。

また、本発明に係る情報処理装置において、ユーザによって入力された、標高値の精度に関する情報及び出力制御部によって出力された地形の標高値を用いて表示する地図情報の表示縮尺に関する情報の少なくとも一方を取得する取得部と、所定値として、標高値の精度に関する情報及び表示縮尺に関する情報の少なくとも一方に対応する値を設定する設定部と、を更に備えることが好ましい。

また、本発明に係る情報処理装置において、制御部は、所定値を超えている差分値を有する２の領域があり、且つ、２の領域のうちの一の領域に隣接する他の領域と２の領域とが所定方向に並んでいる場合、２の領域の差分値と一の領域及び２の領域の差分値との差が、第２の所定値を超えなければ、２の領域を算出対象領域として設定しないことが好ましい。

また、本発明に係る情報処理装置において、出力制御部は、測量対象領域に対応する地形の標高値を用いて地図情報を表示し、情報処理装置は、表示部と、判定された各領域の領域標高値を、各領域のサイズを示す情報と関連付けて記憶するとともに、複数の表示縮尺を示す縮尺データと、領域のサイズを示すサイズデータとを対応付けて記憶する記憶部と、を備え、出力制御部は、ユーザによって設定された表示縮尺に従って、地図情報の表示領域を決定するとともに、記憶部を参照して、表示縮尺に対応するサイズの各領域の領域標高値に基づいて、地図情報を表示部に表示することが好ましい。

本発明に係る制御プログラムは、三次元測量機器によって取得された測量対象領域内の地形及び地物の三次元観測データに基づいて作成された、複数の地点の平面座標及び標高値を含む三次元点群データによって、測量対象領域内の標高を推定するコンピュータを制御する制御プログラムであって、測量対象領域に対応する算出対象領域を設定する領域設定ステップと、算出対象領域を分割した複数の領域を示す領域データを作成する作成ステップと、複数の領域のそれぞれについて、三次元点群データに基づいて、各領域に含まれる一又は複数の地点を判定し、一又は複数の地点の各標高値の中から最も低い標高値を、各領域の領域標高値として判定する、第１判定ステップと、各領域の領域標高値に基づいて、複数の領域のうちの互いに隣接する２の領域の組合せごとに、２の領域の差分値を算出する算出ステップと、各２の領域の組合せの各差分値のうち、所定値を超えている差分値を有する２の領域があるか否かを判定する第２判定ステップと、をコンピュータに実行させ、所定値を超えている差分値を有する２の領域がある場合、所定値を超えている差分値を有する２の領域の全てを新たな算出対象領域として設定して、作成ステップ、第１判定ステップ、算出ステップ及び第２判定ステップを再度実行させ、所定値を超えている差分値を有する２の領域がない場合、各領域の領域標高値を地形の標高値として出力する。

本発明に係る情報処理装置、及び制御プログラムによって、地形の形状及び地物の配置に応じた地形の標高値の算出処理の処理速度を向上させることが可能となる。

情報処理装置１の概略構成の一例を示す図である。 （ａ）は、三次元測量機器の使用方法の一例を説明するための模式図であり、（ｂ）は、表示部１３に表示された設定画面の一例を示す図である。 （ａ）は、測量対象領域及び三次元点群データの一例を説明するための模式図であり、（ｂ）は、複数の領域の一例を説明するための模式図である。 （ａ）は、三次元点群データに含まれる各地点と複数の領域との位置関係の一例を説明するための模式図であり、（ｂ）は、領域標高値に対応する地点と複数の領域との位置関係の一例を説明するための模式図である。 （ａ）は、差分値が標高差である場合において、複数の領域を再分割する方法の一例を説明するための模式図であり、図５（ｂ）は、差分値が傾斜角度である場合において、複数の領域を再分割する方法の一例を説明するための模式図である。 （ａ）は、三次元点群データのデータ構造の一例を示す図であり、（ｂ）は、領域データのデータ構造の一例を示す図である。 標高値算出処理の動作フローの一例を示す図である。 複数の領域の一例を説明するための模式図である。 表示縮尺テーブルのデータ構造の一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

（情報処理装置１）
図１は、情報処理装置１の概略構成の一例を示す図である。

情報処理装置１は、例えば、パーソナル・コンピュータ（PC，Personal Computer）である。情報処理装置１は、サーバ装置でもよい。情報処理装置１は、タブレット端末又はタブレットＰＣ等でもよい。

情報処理装置１は、三次元測量機器によって取得された測量対象領域内の地形及び地物の三次元観測データに基づいて作成された、複数の地点の平面座標及び標高値を含む三次元点群データを用いて、測量対象領域内の標高を推定する標高値算出処理を実行する機能を有する。

地形とは、地表の凹凸及び起伏の形態であり、地形の標高値は、地表面の標高値である。地物は、地上に存在する、植物、橋、鉄道、建築物等の有体物である。

三次元測量機器は、例えば、移動体に搭載されるレーザスキャナである。三次元測量機器は、地形及び地物における複数の地点の平面座標及び標高値を計測できるものであれば、どのような機器でもよい。以下、三次元測量機器がレーザスキャナである場合を例にして説明する。

レーザスキャナのレーザ照射部分は、パルス状に発光するレーザを照射して散乱光を測定し、照射から検出までの時間に基づいて反射した位置を測定する。例えば、レーザスキャナは、地形及び地物に対してレーザを照射することで、レーザスキャナと地形及び地物の外面までの距離を測定する。レーザスキャナは、レーザスキャナの所定位置を原点としたセンサ座標系に従った、観測した地点の三次元座標と、特定の位置座標系に従った、レーザスキャナの所定位置の三次元座標とを、三次元観測データとして出力する。特定の位置座標系は、地理座標系並びに測量対象領域に対応する平面直角座標系及びＵＴＭ座標系の投影座標系から選択された座標系、又は、世界測地系及び日本測地系から選択された測地系である。レーザスキャナの所定位置の三次元座標は、例えば、レーザスキャナの外部の所定範囲内の箇所に設置された又はレーザスキャナ内部に設置されたＧＰＳ装置によって取得された位置座標（緯度、経度、高度）である。

所定の作成装置によって、レーザスキャナによって出力された三次元観測データに含まれる三次元座標は、三次元観測データに含まれるレーザスキャナの所定位置の三次元座標に基づいて、特定の位置座標系の平面座標及び標高値に変換される。レーザスキャナによって観測された地点に対応する、特定の位置座標系の平面座標及び標高値が複数集合したデータを、三次元点群データと称する。このように、所定の作成装置は、三次元測量機器によって取得された測量対象領域内の地形及び地物の三次元観測データに基づいて、複数の地点の平面座標及び標高値を含む三次元点群データを作成する。地点の平面座標のＸ値及びＹ値のそれぞれは、例えば経度及び緯度である。三次元点群データの作成処理は、情報処理装置１によって実行されてもよい。

測量対象領域は、情報処理装置１のユーザによって設定された標高値算出処理の適用範囲である。情報処理装置１は、三次元点群データの全て又は一部を包含する所定範囲を、測量対象領域として自動的に設定してもよい。測量対象領域は、特定の位置座標系の平面座標によって規定される。測量対象領域は、例えば、第１の経度以上且つ第２の経度（第２の経度は、第１の経度より大きい値である。）以下、及び、第１の緯度以上且つ第２の緯度（第２の緯度は、第１の緯度より大きい値である。）以下の範囲である。

情報処理装置１は、測量対象領域を複数の領域に分割し、分割された各領域に対応する地形の標高値を推定する。

情報処理装置１は、上述のような機能を実現するために、例えば、記憶部１１、操作部１２、表示部１３及び処理部１４を備える。

記憶部１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部１１は、処理部１４での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、制御プログラム及びデータ等を記憶する。記憶部１１に記憶されるドライバプログラムは、操作部１２を制御する入力デバイスドライバプログラム、及び、表示部１３を制御する出力デバイスドライバプログラム等である。記憶部１１に記憶される制御プログラムは、標高値算出処理を実行するためのアプリケーションプログラム等である。記憶部１１に記憶される各種プログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部１１にインストールされてもよい。記憶部１１に記憶されるデータは、三次元点群データ、領域データ及びユーザによって入力された各種設定情報等である。また、記憶部１１は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。

操作部１２は、例えば、キーボード、マウス、又は、タッチパネル等のポインティングデバイスである。ユーザは、操作部１２を用いて、文字、数字及び記号、若しくは、表示部１３の表示画面上の位置等を入力することができる。操作部１２は、ユーザにより操作されると、その操作に対応する信号を発生する。そして、発生した信号は、ユーザの指示として、処理部１４に供給される。

表示部１３は、液晶ディスプレイである。なお、表示部１３は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等でもよい。表示部１３は、処理部１４から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。

処理部１４は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を備える。処理部１４は、情報処理装置１の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。処理部１４は、記憶部１１に記憶されているプログラム及びユーザによる操作部１２の操作に応じて入力された各種指示等に基づいて、各種情報処理を適切な手順で実行し、且つ、表示部１３の動作を制御する。処理部１４は、記憶部１１に記憶されているオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム及び制御プログラムに基づいて各種情報処理を実行する。また、処理部１４は、複数のプログラムを並列に実行することができる。

処理部１４は、少なくとも取得部１４１、設定部１４２、作成部１４３、判定部１４４、算出部１４５、制御部１４６、及び出力制御部１４７を備える。これらの各部は、処理部１４が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして情報処理装置１に実装されてもよい。

取得部１４１は、三次元測量機器によって取得された測量対象領域内の地形及び地物の三次元観測データに基づいて作成された、複数の地点の平面座標及び標高値を含む三次元点群データを作成装置から取得する。情報処理装置１の作成部１４３が三次元観測データに基づいて三次元点群データを作成してもよく、この場合、取得部１４１は、作成部１４３から出力された三次元点群データを取得し記憶部１１に記憶する。

図２（ａ）は、三次元測量機器の使用方法の一例を説明するための模式図である。図２（ａ）に示す例では、三次元測量機器２００は、無人航空機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV（所謂「ドローン」））２０１に搭載される。ＵＡＶ２０１は、ユーザが所定のリモートコントロール装置を操作することで移動し、三次元測量機器２００は、ＵＡＶの移動とともに複数の地点を測定し三次元観測データを取得する。三次元測量機器２００は、移動計測車両（図示しない）に搭載され、移動計測車両の移動とともに複数の地点を測定し三次元観測データを取得してもよい。

図１に戻り、取得部１４１は、ユーザが操作部１２を操作することによって入力された各種設定情報を取得し、取得した各種設定情報を記憶部１１に記憶する。

（設定画面２１０）
図２（ｂ）は、表示部１３に表示された設定画面２１０の一例を示す図である。設定画面２１０は、ユーザからの設定画面表示指示に応じて、出力制御部１４７によって表示部１３に表示される。

設定画面２１０は、ユーザが標高値の精度に関する設定値を入力するための画面であり、縮尺選択オブジェクト２１１、標高値精度入力オブジェクト２１２及び設定オブジェクト２１３を含む。

縮尺選択オブジェクト２１１は、標高値算出処理によって算出された標高値を用いる地図情報の表示縮尺を選択するための操作オブジェクトである。図２（ｂ）に示す縮尺選択オブジェクト２１１には、複数のボタン型のオブジェクトと、複数のオブジェクトのそれぞれに対応する表示縮尺を示す文字情報（「１／１００」、「１／２５０」、及び「１／５００」等）が含まれる。

ユーザによる操作部１２の操作に応じて入力された設定画面２１０上の入力位置が、縮尺選択オブジェクト２１１に含まれるボタン型のオブジェクトのいずれかの表示領域内である場合、入力位置に対応するボタン型のオブジェクトが、選択されたことを示す表示態様に変更される。また、ユーザによる操作部１２の操作に応じて入力された設定画面２１０上の入力位置が、縮尺選択オブジェクト２１１に含まれる、表示縮尺を示す文字情報のいずれかの表示領域内である場合、入力位置に対応する文字情報のボタン型のオブジェクトが、選択されたことを示す表示態様に変更される。

標高値精度入力オブジェクト２１２は、標高値算出処理において要求される標高値の精度を入力するための入力オブジェクトである。入力オブジェクトは、例えば、テキスト入力ボックスである。ユーザによる操作部１２の操作によって標高値精度入力オブジェクト２１２に数値が入力されると、入力された数値が標高値精度入力オブジェクト２１２内に表示される。

例えば、標高値精度入力オブジェクト２１２に、数値「１．０」ｍがユーザによって入力されると、「１．０」という数値が、当該標高値精度入力オブジェクト２１２内に、標高値算出処理で要求される標高値の精度として表示される。

設定画面２１０において、ユーザによって表示縮尺が選択された場合、選択された表示縮尺に応じた標高値の精度を示す数値が標高値精度入力オブジェクト２１２内に表示されてもよい。例えば、記憶部１１は、複数の種類の表示縮尺を示す情報を記憶するとともに、各表示縮尺に対応する標高値の精度を示す数値情報を記憶しており、出力制御部１４７は、ユーザによって表示縮尺が選択された際に、選択された表示縮尺を示す情報を取得し、取得した情報に基づいて、選択された表示縮尺に対応する標高値の精度を示す数値情報を記憶部１１から抽出する。そして、出力制御部１４７は、抽出した数値を標高値精度入力オブジェクト２１２内に表示する。この場合、ユーザが、表示された標高値精度入力オブジェクト２１２内の数値を、操作部１２の操作によって任意の数値に変更できるように、標高値精度入力オブジェクト２１２は出力制御部１４７によって制御される。ユーザが、表示された標高値精度入力オブジェクト２１２内の数値を、操作部１２の操作によって任意の数値に変更できないように、標高値精度入力オブジェクト２１２は出力制御部１４７によって制御されてもよい。

設定オブジェクト２１３は、地図情報の表示縮尺の選択を決定し及び／又は標高値の精度を取得するためのボタンオブジェクトである。設定オブジェクト２１３は、アイコン画像又はテキスト等でもよい。ユーザによる操作部１２の操作に応じて入力された設定画面２１０上の入力位置が、設定オブジェクト２１３の表示領域内である場合、選択された表示縮尺及び／又は入力された標高値の精度を含む設定情報が情報処理装置１に入力され、取得部１４１によって取得される。

図１に戻り、設定部１４２は、測量対象領域に対応する算出対象領域を設定する。すなわち、設定部１４２は、測量対象領域と同一の領域を、標高値算出処理の算出対象領域とする。

図３（ａ）は、測量対象領域３００及び三次元点群データの一例を説明するための模式図である。図３（ａ）に示す例では、三次元点群データに含まれる各地点３０１の平面座標は、測量対象領域３００内に位置する。測量対象領域３００は矩形形状である。例えば、測量対象領域３００は、後述するメッシュ領域を規定する複数のＸ値線のうちの２本のＸ値線、及び、メッシュ領域を規定する複数のＹ値線のうちの２本のＹ値線によって、形成されるものでもよい。測量対象領域３００は、矩形形状に限らず、円形形状、楕円形形状、又は多角形形状等でもよい。

図１に戻り、作成部１４３は、算出対象領域３０２を分割した複数の領域を示す領域データを作成する。例えば、設定部１４２は、測量対象領域３００を算出対象領域３０２として設定し、作成部１４３は、算出対象領域３０２を、複数の領域３０３に分割し、分割した複数の領域３０３を示す領域データを記憶部１１に記憶する。

図３（ｂ）は、複数の領域３０３の一例を説明するための模式図である。領域３０３は、例えば、格子状のメッシュ領域である。メッシュ領域は、Ｘ値線及びＹ値線に応じて区切られた、地図上の略正方形の区画である。例えば、メッシュは、１０ｍ単位の略正方形形状に地図を区切ることにより構成される区画である。メッシュを構成する区画の形状は、１０ｍ単位の略正方形形状に限らず、５ｍ単位の略正方形形状、１ｍ単位の略正方形形状、又は１０ｍを超える単位の略正方形形状でもよく、所謂「標準地域メッシュ」でもよい。Ｘ値線及びＹ値線は、それぞれ所定のＸ値及びＹ値に基づいて定められる。Ｘ値及びＹ値は、特定の位置座標系によって定められ、例えば、経度及び緯度である。

図１に戻り、作成部１４３は、取得部１４１によって取得された設定情報に基づいて、メッシュのサイズを設定してもよい。例えば、作成部１４３は、設定情報に含まれる地図情報の表示縮尺が大きい程、メッシュのサイズを小さく設定する。また、作成部１４３は、設定情報に含まれる標高値の精度が高い程、メッシュのサイズを小さく設定する。作成部１４３は、算出対象領域３０２内の三次元点群データのレコード数（地点の数）が多い程、メッシュのサイズを小さくしてもよい。

判定部１４４は、複数の領域のそれぞれについて、三次元点群データに基づいて、各領域に含まれる一又は複数の地点を判定し、一又は複数の地点の各標高値の中から最も低い標高値を、各領域の領域標高値として判定し、判定した領域標高値を含む領域データを記憶部１１に記憶する。

図４（ａ）は、三次元点群データに含まれる各地点３０１と複数の領域３０３との位置関係の一例を説明するための模式図である。例えば、判定部１４４は、複数の領域３０３のそれぞれに含まれる各地点３０１の平面座標を判定する。次に、判定部１４４は、各領域３０３に含まれると判定された平面座標の地点３０１の標高値を判定し、判定された一又は複数の標高値のうちの最も低い標高値を判定する。そして、判定部１４４は、各領域３０３において判定した最も低い標高値を、各領域３０３の領域標高値として判定し、判定した領域標高値を含む領域データを記憶部１１に記憶する。

判定部１４４は、地点３０１の平面座標が一つも含まれない領域３０３があると判定した場合、当該領域３０３の領域標高値を、当該領域３０３に隣接する周囲８つの領域３０３の領域標高値の平均値としてもよい。

図４（ｂ）は、領域標高値に対応する地点３０４と複数の領域３０３との位置関係の一例を説明するための模式図である。判定部１４４の判定結果に基づいて、各領域３０３には、一つの地点３０４が判定される。

図１に戻り、算出部１４５は、各領域の領域標高値に基づいて、複数の領域のうちの互いに隣接する２の領域の組合せごとに、２の領域の差分値を算出する。差分値は、例えば、２の領域の標高差、又は、２の領域の傾斜角度である。次に、制御部１４６は、所定値を超えている差分値を有する２の領域がある場合、所定値を超えている差分値を有する２の領域の全てを、新たな算出対象領域として設定する。制御部１４６は、（１）新たな算出対象領域を分割した複数の領域を示す領域データを作成し、（２）分割された領域の領域標高値を判定して記憶し、（３）複数の領域のうちの互いに隣接する２の領域の組合せごとに、当該２の領域の差分値を算出し、（４）所定値を超えている差分値を有する２の領域があるか否かを判定する、という一連の処理を、作成部１４３、判定部１４４及び算出部１４５に再度実行させる。

制御部１４６は、上述の（１）－（４）の一連の処理を、作成部１４３、判定部１４４及び算出部１４５に実行させた後、所定値を超えている差分値を有する２の領域があると判定すると、今回判定した２の領域の全てを新たな算出対象領域として設定し、上述の（１）－（４）の処理を、作成部１４３、判定部１４４及び算出部１４５に実行させる。このように、上述の（４）において所定値を超えている差分値を有する２の領域がないと判定されるまで、新たな算出対象領域を設定する処理と上述の（１）－（４）の処理とが繰り返し実行される。

制御部１４６は、所定値を超えている差分値を有する２の領域がないと判定した場合、以降、上述の（１）－（４）の処理を、作成部１４３、判定部１４４及び算出部１４５に実行させない。制御部１４６は、所定値を超えている差分値を有する２の領域があると判定したとしても、今回の（１）の処理によって作成されたメッシュ領域のサイズが、予め記憶部１１に記憶された最小領域サイズ以下である場合、以降、上述の（１）－（４）の処理を、作成部１４３、判定部１４４及び算出部１４５に実行させないようにしてもよい。なお、予め記憶部１１に記憶された最小領域サイズは、ユーザによって入力されたものでも、予め定められたものでもよい。

そして、制御部１４６が、上述の（１）－（４）の処理を、作成部１４３、判定部１４４及び算出部１４５に実行させない場合、出力制御部１４７は、各領域の領域標高値を地形の標高値として出力する。

図５（ａ）は、差分値が標高差である場合において、複数の領域を再分割する方法の一例を説明するための模式図である。

図５（ａ）に示す例では、複数の領域３０３として、９のメッシュ領域が示されている。９の領域３０３の領域標高値は、それぞれ「９．１１」ｍ、「１０．５１」ｍ、「１１．６４」ｍ、「９．９０」ｍ、「９．９９」ｍ、「１１．４５」ｍ、「９．０３」ｍ、「９．２７」ｍ、及び「１０．５４」ｍである。

図５（ａ）に示す９の領域３０３のうち、真ん中の領域３０３（領域標高値が「９．９９」ｍであるもの）は、４辺を介して４の領域３０３（領域標高値が「１０．５１」ｍ、「９．９０」ｍ、「１１．４５」ｍ、及び「９．２７」ｍであるもの）と隣接する。また、当該真ん中の領域３０３は、４つの角を介して、４の領域３０３（領域標高値が「９．１１」ｍ、「１１．６４」ｍ、「９．０３」ｍ、及び「１０．５４」ｍであるもの）と隣接する。

図５（ａ）に示す例では、互いに隣接する２の領域のうちの、所定値（例えば「１ｍ」）を超えている差分値を有する２の領域は、領域標高値が「１０．５１」ｍ及び「１１．６４」ｍである２の領域、領域標高値が「９．９９」ｍ及び「１１．６４」ｍである２の領域、及び領域標高値が「９．２７」ｍ、及び「１０．５４」ｍである２の領域である。所定値は、設定情報に含まれる標高値の精度でもよく、また、設定情報に含まれる地図情報の表示縮尺に対応した値（例えば、縮尺「１／５００」に対応する所定値「１．０」ｍが記憶部１１に記憶される）でもよい。

これら２の領域の全てを含む新たな算出対象領域５００が、制御部１４６によって複数の領域５０１に分割される。図５（ａ）に示す例では、各領域５０１は、メッシュ領域であり、当該メッシュ領域の辺の略１／２の長さの辺を有する４のメッシュ領域に分割される。このように、再分割では、算出対象領域５００は、既に分割されている複数の領域３０３よりも小さいサイズの領域５０１に分割される。なお、以降、これら領域５０１について、領域標高値が判定され、所定値を超えている差分値を有する２の領域があるか否かが判定されて再分割が行われることが、繰り返される。

図５（ｂ）は、差分値が傾斜角度である場合において、複数の領域を再分割する方法の一例を説明するための模式図である。

図５（ｂ）に示す例では、図５（ａ）と同様に、複数の領域３０３として、９のメッシュ領域が示されている。図５（ｂ）に示す例では、真ん中の領域３０３ａに対して隣接する８の領域３０３ｂのそれぞれには、真ん中の領域３０３ａを基準とした傾斜角度が示されている。なお、真ん中の領域３０３ａには、傾斜角度として「０．０」度が示されている。

互いに隣接する２の領域の傾斜角度をαとおくと、２の領域の標高差を２の領域間の距離で除した値はｔａｎαとなる。すなわち、算出部１４５は、（２の領域の標高差）／（２の領域のそれぞれの中心地点間の距離）＝（ｔａｎα）となるようなαを算出する。領域３０３がメッシュ領域である場合、２の領域間の距離は、２のメッシュ領域の中心点間の距離であるので、メッシュ領域の一辺に置き換えてもよい。この場合、算出部１４５は、（２の領域の標高差）／（領域の一辺）＝（ｔａｎα）となるようなαを算出する。

図５（ｂ）に示す例では、真ん中の領域３０３ａと隣接する８の領域３０３ｂとの傾斜角度αは、それぞれ、「１７．８」度、「０．５」度、「２１．３」度、「１７．５」度、「２１．０」度、「１８．７」度、「０．７」度、及び「２０．５」度である。

図５（ｂ）に示す９の領域３０３において、真ん中の領域３０３ａを、所定値（例えば「２０」度）を超えている差分値を有する２の領域は、真ん中の領域３０３ａ及び傾斜角度αが「２１．３」度である領域３０３ｂ、真ん中の領域３０３ａ及び傾斜角度αが「２１．０」度である領域３０３ｂ、並びに、真ん中の領域３０３ａ及び傾斜角度αが「２０．５」度である領域３０３ｂ、である。

所定値は、設定情報に含まれる標高値の精度に対応した値（例えば、精度「１．０」ｍに対応する所定値「２０．０」度が記憶部１１に記憶される）でもよく、また、設定情報に含まれる地図情報の表示縮尺に対応した値（例えば、縮尺「１／５００」に対応する所定値「２０．０」度が記憶部１１に記憶される）でもよい。

これら２の領域の全てを含む新たな算出対象領域５１０が、制御部１４６によって複数の領域５１１に分割される。図５（ｂ）に示す例では、図５（ａ）と同様の再分割が行われる。再分割では、算出対象領域５１０は、既に分割されている複数の領域３０３よりも小さいサイズの領域５１１に分割される。なお、以降、これら分割された領域５１１について、領域標高値が判定され、所定値を超えている差分値を有する２の領域があるか否かが判定されて再分割が行われることが、繰り返される。

上述のとおり、情報処理装置１は、（１）算出対象領域を分割した複数の領域を示す領域データを作成し、（２）分割された領域の領域標高値を判定し、（３）複数の領域のうちの互いに隣接する２の領域の組合せごとに、当該２の領域の差分値を算出し、（４）所定値を超えている差分値を有する２の領域があるか否かを判定する、ことを実行し、（４）において、所定値を超えている差分値を有する２の領域がないと判定されるまで、又は、分割された領域が最小領域サイズ以下となるまで、新たな算出対象領域の設定処理と（１）～（４）の各処理とを繰り返し実行する。

これにより、地形が所定の角度以上の急斜面を有する場合では、当該急斜面に対応する領域だけが、より小さな領域に設定されるので、情報処理装置１の計算負荷を低減させつつ、地形に応じた領域標高値が自動的に算出される。また、領域ごとに最も低い標高値が領域標高値として採用されるため、地物の標高値を含むものではない蓋然性が高い地形の標高値が、簡易な処理によって自動的に算出される。このように、情報処理装置１によって、地形の形状及び地物の影響を排除した地形の標高値の算出処理の処理速度を向上させることが可能となる。

図６（ａ）は、三次元点群データのデータ構造の一例を示す図である。三次元点群データにおいて、各地点の点ＩＤに関連付けて、緯度、経度、標高値等が記憶される。

図６（ｂ）は、領域データのデータ構造の一例を示す図である。領域データにおいて、各領域の領域ＩＤに関連付けて、レベル、形状、領域標高値等が記憶される。レベルは、領域のサイズに応じて設定される値であり、例えば、最も大きいサイズの領域をレベル「１」とし、最も大きい領域を分割した２番目のサイズの領域をレベル「２」とし、２番目のサイズの領域を分割した３番目のサイズの領域をレベル「３」とする。レベルの最大値は「３」に限らず、「５」でも「１０」でもよい。形状は、各領域の形状を示すベクトルデータである。図６（ｂ）に示す例では、形状によって、４の角の座標値を有するメッシュ領域が規定されている。領域標高値は、算出部１４５によって算出された各領域に対応する領域標高値であり、地形の標高値として記憶される。

図６（ｂ）に示す例では、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９」の領域は、レベル「１」のサイズであり、且つ、領域標高値は、「８．２３」ｍである。また、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９０」は、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９」に「０」を追加したものであり、同様に、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９１」は、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９」に「１」を追加したものである。したがって、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９０」の領域及び領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９１」の領域のそれぞれは、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９」の領域を分割した領域の一つであり、レベル「２」のサイズである。

また、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９０２」は、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９０」に「２」を追加したものであるから、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９０２」の領域は、領域ＩＤ「Ｍ５３３９４５０９０」を分割した領域の一つである。

このように、領域データは、領域のサイズごとに、階層的に領域データを管理することが可能となる。

（標高値算出処理）
図７は、情報処理装置１の取得部１４１、設定部１４２、作成部１４３、判定部１４４、算出部１４５、制御部１４６、及び出力制御部１４７による標高値算出処理の動作フローの一例を示す図である。この標高値算出処理は、予め記憶部１１に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部１４により、情報処理装置１の各要素と協働して実行される。

最初に、取得部１４１は、三次元測量機器によって取得された三次元観測データに基づいて三次元点群データを作成する作成装置から、三次元点群データを取得する（ステップＳ１０１）。

次に、取得部１４１は、ユーザによって設定画面２１０に入力された各種設定情報を取得する（ステップＳ１０２）。

次に、設定部１４２は、測量対象領域に対応する算出対象領域を設定する（ステップＳ１０３）。

次に、作成部１４３は、設定された算出対象領域を分割した複数の領域を示す領域データを作成する（ステップＳ１０４）。作成部１４３は、取得部１４１によって取得された設定情報に基づいて分割される複数の領域のサイズを設定してもよい。例えば、設定情報に含まれる地図情報の表示縮尺の情報に対応して、最大のメッシュサイズが記憶部１１に記憶されている場合、作成部１４３は、取得部１４１によって取得された設定情報に含まれる表示縮尺に対応する最大のメッシュサイズを記憶部１１から読み出して、当該最大のメッシュサイズに基づく領域を作成してもよい。

次に、判定部１４４は、作成された複数の領域のそれぞれについて、三次元点群データに基づいて、各領域に含まれる一又は複数の地点を判定し、一又は複数の地点の各標高値の中から最も低い標高値を、各領域の領域標高値として判定し、判定した領域標高値を含む領域データを記憶部１１に記憶する（ステップＳ１０５）。

次に、判定部１４４は、分割された領域のサイズが最小領域サイズ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

判定部１４４は、分割された領域のサイズが最小領域サイズ以下であると判定した場合（ステップＳ１０６－Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に処理を進める。

判定部１４４によって、分割された領域のサイズが最小領域サイズを超えていると判定された場合（ステップＳ１０６－Ｎｏ）、算出部１４５は、各領域の領域標高値に基づいて、複数の領域のうちの互いに隣接する２の領域の組合せごとに、２の領域の差分値を算出する（ステップＳ１０７）。

次に、制御部１４６は、所定値を超えている差分値を有する２の領域があるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

制御部１４６は、所定値を超えている差分値を有する２の領域がないと判定した場合（ステップＳ１０８－Ｎｏ）、ステップＳ１１０に処理を進める。

制御部１４６は、所定値を超えている差分値を有する２の領域があると判定した場合（ステップＳ１０８－Ｙｅｓ）、所定値を超えている差分値を有する２の領域の全てを、新たな算出対象領域として設定し（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０４に処理を戻す。

ステップＳ１１０では、出力制御部１４７は、各領域の領域標高値を地形の標高値として出力し、標高値算出処理を終了する。

各領域の領域標高値の算出後、例えば、出力制御部１４７による標高値の出力結果として、各領域の領域標高値に応じて各領域を階層的に色分けした標高図が、表示部１３に表示されてもよい。また、当該標高図は、プリンタ装置（図示しない）によって印刷出力されてもよい。

また、情報処理装置１の記憶部１１が、過去の各領域の領域標高値を記憶している場合、出力制御部１４７は、今回主力された各領域の領域標高値と、対応する過去の各領域の領域標高値との差分値を算出し、算出した差分値に応じて各領域を段階的に色分けした差分標高図を、表示部１３に表示又はプリンタ装置（図示しない）によって印刷出力してもよい。

このように、表示部１３は、測量対象領域に対応する地図情報を表示する機能を有し、出力制御部１４７は、ユーザによって設定された表示縮尺に従って、地図の表示領域を決定するとともに、記憶部１１を参照して、表示縮尺に対応するサイズの各領域の領域標高値に基づいて、地図情報を表示部１３に表示させる機能を有する。

以上、詳述したとおり、本実施形態の情報処理装置１によって、情報処理装置１によって、地形の形状及び地物の影響を排除した地形の標高値の算出処理の処理速度を向上させることが可能となる。

（変形例１）
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、制御部１４６は、所定値を超えている差分値を有する２の領域がある場合であって、当該２の領域のうちの一の領域に隣接する他の領域と２の領域とが所定方向に並んでいる場合、当該２の領域の差分値と一の領域及び２の領域の差分値との差が、第２の所定値を超えなければ、当該２の領域を算出対象領域として設定しない。

例えば、図８（ａ）に示すように、領域Ａ、Ｂ及びＣは、所定の方向に並んで配置されている。同様に、領域Ｄ、Ｅ及びＦと、領域Ｇ、Ｈ及びＩと、領域Ａ、Ｄ及びＧと、領域Ｂ、Ｅ及びＨと，領域Ｃ、Ｆ及びＩと、領域Ａ、Ｅ及びＩと、領域Ｃ、Ｅ及びＧとのそれぞれは、所定の方向に並んで配置されている。

所定の方向に並んで配置された３の領域では、隣接する領域の組合せは２つであるので、各組合せの差分値が２つ算出される。例えば、領域Ａ、Ｂ及びＣでは、領域Ａ及びＢの差分値と領域Ｂ及びＣの差分値とが算出される。この２種類の差分値の差が第２の所定値を超えなければ、各組合せの差分値の少なくともいずれか一方が所定値を超えていたとしても、所定値を超える組合せに係る２の領域は算出対象領域として設定されない。

領域Ａ、Ｂ及びＣにおける２種類の差分値の差が第２の所定値を超えていない場合、領域Ａ及びＢの差分値と領域Ｂ及びＣの差分値との差が第２の所定値内であるので、領域Ａ、Ｂ及びＣにおいて、傾斜角度が大幅に変化していないと推測される。この場合、領域Ａ，Ｂ及びＣの傾斜角度が急であっても（所定値を超える場合であっても）、一様な傾斜であるので、領域を更に分割しなくても地形を表現することが可能である。

この変形例１に係る情報処理装置１は、必要のない分割処理を減らすことができ、標高値算出処理の計算負荷を低減させることが可能となる。

（変形例２）
また、出力制御部１４７は、測量対象領域に対応する３次元地図を、ユーザによって指定された表示縮尺に基づいて、表示縮尺テーブル及び領域データを参照して表示部１３に表示してもよい。

図９は、表示縮尺テーブルのデータ構造の一例を示す図である。表示縮尺テーブルは、記憶部１１に記憶される。表示縮尺テーブルには、複数の表示縮尺のそれぞれについて、領域のサイズのレベルが対応付けて記憶される。例えば、表示縮尺「１／１００」には、レベル「１」、レベル「２」及びレベル「３」が対応付けて記憶されており、表示縮尺「１／２５０」には、レベル「２」及びレベル「３」が対応付けて記憶されており、表示縮尺「１／５００」には、レベル「３」が対応付けて記憶されている。このように、表示縮尺テーブルによって、複数の表示縮尺を示す縮尺データと、領域のサイズを示すサイズデータとが対応付けて記憶される。

出力制御部１４７は、ユーザが操作部１２を操作することによって入力された表示縮尺及び表示地点に関する情報を取得するとともに、記憶部１１から表示縮尺テーブルを抽出する。表示地点に関する情報は、例えば、表示中心点の緯度及び経度に関する情報、表示させたい地点の地名等に関する情報等である。次に、出力制御部１４７は、抽出した表示縮尺テーブルを参照し、取得した表示縮尺に対応するレベルを特定する。

次に、出力制御部１４７は、領域データを参照し、特定したレベルに関連付けられた領域標高値を抽出する。出力制御部１４７は、各領域の領域標高値に応じて各領域を階層的に色分けした標高図を作成し、作成した標高図を表示部１３に表示又はプリンタ装置（図示しない）によって印刷出力する。

このように、ユーザによって縮小表示（表示縮尺が小さい）が指定された場合、より大きい領域によって作成された標高図が出力され、ユーザによって拡大表示（表示縮尺が大きい）が指定された場合、より小さい領域によって作成された標高図が出力される。これにより、情報処理装置１は、ユーザにとって、表示縮尺に応じた視認しやすい標高図を提供することが可能になる。

（変形例３）
さらに、出力制御部１４７は、領域の中心点の平面座標及び領域標高値に基づいて、ＴＩＮ（triangulated irregular network，不規則三角形網）データを作成してもよい。この場合、出力制御部１４７は、作成したＴＩＮデータに基づいて立体地図を表示部１３に表示又はプリンタ装置（図示しない）によって印刷出力する。このように、情報処理装置１は、三次元点群データを用いて、地形の標高値の算出処理の負荷を抑制しつつ、三次元地図を出力することが可能になる。

当業者は、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換、及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１ 情報処理装置
１１ 記憶部
１２ 操作部
１３ 表示部
１４ 処理部
１４１ 取得部
１４２ 設定部
１４３ 作成部
１４４ 判定部
１４５ 算出部
１４６ 制御部
１４７ 出力制御部

Claims (6)

1. 三次元測量機器によって取得された測量対象領域内の地形及び地物の三次元観測データに基づいて作成された、複数の地点の平面座標及び標高値を含む三次元点群データによって、前記測量対象領域内の標高を推定する情報処理装置であって、
   前記測量対象領域に対応する算出対象領域を設定する領域設定部と、
   前記算出対象領域を分割した複数の領域を示す領域データを作成する作成部と、
   前記複数の領域のそれぞれについて、
   前記三次元点群データに基づいて、各領域に含まれる一又は複数の地点を判定し、
   前記一又は複数の地点の各標高値の中から最も低い標高値を、各領域の領域標高値として判定する、第１判定部と、
   前記各領域の領域標高値に基づいて、前記複数の領域のうちの互いに隣接する２の領域の組合せごとに、前記２の領域の標高差又は傾斜角度を算出する算出部と、
   前記各２の領域の組合せの各標高差又は各傾斜角度のうち、所定値を超えている前記標高差又は前記傾斜角度を有する前記２の領域があるか否かを判定する第２判定部と、
   前記所定値を超えている標高差又は傾斜角度を有する前記２の領域がある場合、前記所定値を超えている標高差又は傾斜角度を有する前記２の領域の全てを新たな前記算出対象領域として設定して、前記作成部、前記第１判定部、前記算出部及び前記第２判定部の各処理を再度実行させる制御部と、
   前記所定値を超えている標高差又は傾斜角度を有する前記２の領域がない場合、前記各領域の領域標高値を地形の標高値として出力する出力制御部と、
   を備え、
   前記作成部は、前記算出対象領域を再分割するときには、前記算出対象領域を、既に分割されている複数の領域よりも小さいサイズの複数の領域に分割する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
2. 前記算出部は、
   前記各領域の領域標高値に基づいて、前記互いに隣接する２の領域の組合せごとに、前記２の領域の標高差を算出する処理、又は、
   前記各領域の領域標高値に基づいて、前記互いに隣接する２の領域の組合せごとに、前記２の領域の標高差を算出し、前記２の領域のそれぞれの中心地点間の距離を算出し、前記算出された標高差と前記算出された距離とに基づいて前記２の領域の傾斜角度を算出する処理、を実行する、請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記複数の領域は、格子状のメッシュ領域であり、
   前記作成部によって、前記測量対象領域に対応する前記算出対象領域が分割される場合、ユーザによって設定された最大のサイズのメッシュ領域が用いられ、
   前記制御部は、前記作成部によって分割された前記領域がユーザによって設定された最小のサイズのメッシュ領域である場合、前記第１判定部の処理を実行させた後、前記算出部及び前記第２判定部の各処理を実行させずに、前記出力制御部の処理を実行させる、請求項１又は２に記載の情報処理装置。
4. ユーザによって入力された、標高値の精度に関する情報及び前記出力制御部によって出力された前記地形の標高値を用いて表示する地図情報の表示縮尺に関する情報の少なくとも一方を取得する取得部と、
   前記所定値として、前記標高値の精度に関する情報及び前記表示縮尺に関する情報の少なくとも一方に対応する値を設定する設定部と、を更に備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の情報処理装置。
5. 前記出力制御部は、前記測量対象領域に対応する前記地形の標高値を用いて地図情報を表示し、
   前記情報処理装置は、
   表示部と、
   前記判定された各領域の領域標高値を、各領域のサイズを示す情報と関連付けて記憶するとともに、複数の表示縮尺を示す縮尺データと、前記領域のサイズを示すサイズデータとを対応付けて記憶する記憶部と、を備え、
   前記出力制御部は、ユーザによって設定された表示縮尺に従って、前記地図情報の表示領域を決定するとともに、前記記憶部を参照して、前記表示縮尺に対応するサイズの各領域の領域標高値に基づいて、前記地図情報を前記表示部に表示する、請求項１～４のいずれか一項に記載の情報処理装置。
6. 三次元測量機器によって取得された測量対象領域内の地形及び地物の三次元観測データに基づいて作成された、複数の地点の平面座標及び標高値を含む三次元点群データによって、前記測量対象領域内の標高を推定するコンピュータを制御する制御プログラムであって、
   前記測量対象領域に対応する算出対象領域を設定する領域設定ステップと、
   前記算出対象領域を分割した複数の領域を示す領域データを作成する作成ステップと、
   前記複数の領域のそれぞれについて、
   前記三次元点群データに基づいて、各領域に含まれる一又は複数の地点を判定し、
   前記一又は複数の地点の各標高値の中から最も低い標高値を、各領域の領域標高値として判定する、第１判定ステップと、
   前記各領域の領域標高値に基づいて、前記複数の領域のうちの互いに隣接する２の領域の組合せごとに、前記２の領域の標高差又は傾斜角度を算出する算出ステップと、
   前記各２の領域の組合せの各標高差又は各傾斜角度のうち、所定値を超えている前記標高差又は前記傾斜角度を有する前記２の領域があるか否かを判定する第２判定ステップと、を前記コンピュータに実行させ、
   前記所定値を超えている標高差又は傾斜角度を有する前記２の領域がある場合、前記所定値を超えている標高差又は傾斜角度を有する前記２の領域の全てを新たな前記算出対象領域として設定して、前記作成ステップ、前記第１判定ステップ、前記算出ステップ及び前記第２判定ステップを再度実行させ、
   前記所定値を超えている標高差又は傾斜角度を有する前記２の領域がない場合、前記各領域の領域標高値を地形の標高値として出力し、
   前記作成ステップにおいて、前記算出対象領域を再分割するときには、前記算出対象領域を、既に分割されている複数の領域よりも小さいサイズの複数の領域に分割する、
   ことを特徴とする制御プログラム。

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