JPS5847059B2 - 画像フアイル作成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は画像ファイル作成装置に係り、特に衛星に塔
載されたマルチスペクトルスキャナ（以下ＭＳＳと呼ぶ
）によって地表を走査して得られるＭＳＳ画像を、地形
図に対応した所定領域の大きさを持つ画像データとして
ファイル化するに適した画像ファイル作成装置に関する
。

ＭＳＳ画像を用いて地形図を作成したり、地表での作物
分布の解析を行なう研究が盛んであるが、これらはいま
だに実験的研究にとどまっている。

その大きな要因としては、画像の１画面が例えばＬＡＮ
ＤＳＡＴ衛星の場合３２４０Ｘ２３４Ｑ画素と大きく、
画像処理するのに極めて大容量な記憶装置を必要とする
こと、ＭＳＳ画像と地形図との対応関係を常に考慮しな
ければならないこと、そしてＭＳＳ画像は衛星の姿勢等
による幾何学的歪を持つことがあげられる。

特に、このＭＳＳ画像の一画面全部の幾何学的歪を補正
するためには、三次以上の多項式を用いれば所定の要求
精度での補正が可能であると報告されている（ＲｏＢ
ｅｒｎｓｔｅ ｉｎ ：“Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒ Ｅａｒｔｈ ０ｂｓｅ
ｒｖａｔｉｏｎ ５ｅｎｓｏｒ Ｄａｔａ”ＩＢＭ Ｊ
、 Ｒｅｓ Ｄｅｖｅｌｏｐ Ｊａｎ、、１９７６）。

しかしながら、上述のように一画面の画素数が大量であ
り、汎用の大型計算機を用いてもこの補正に要する計算
時間は１時間程度もかかる。

このような事情に鑑みれば、ＭＳＳ画像をそのままファ
イルとして備えないで、地形図に対応した大きさを持つ
部分画像をその幾何学的歪を補正してファイル化してお
くことによって、ＭＳＳ画像の取り扱いは極めて容易と
なる。

以下これを衛星地図ファイルと呼ぶ。

この発明は、衛星地図ファイルを作成するための画像フ
ァイル作成装置を提供することを目的とする。

前述のようにＭＳＳ画像と経緯度とは三次以上の多項式
で対応関係がつき、ＬＡＮＤＳＡＴの場合の１画素以内
の誤差で幾何学的歪を補正することができる。

一方、地形図は経緯度を基準に作られ、国土地理院発行
五万分の１地形図一枚は経度１５分、緯度１０分である
。

したがって地形図の４隅の点の経緯度を上の対応関係℃
面像の画素数に変換でき、その４隅の点を含む画像を精
度良く取り出せる。

五万分の１地形図は横メルヵトール（ＵＴＭ）投影法で
製作されているので、衛星画像を双一次変換（Ａｆｆｉ
ｎｅ変換）で幾何学歪補正して４隅の点の画素の作る四
辺形が地形図と相似になるようにＡｆｆｉｎｅ変換の係
数を決める。

この係数を用いて画像のアドレス計算を行い、入力画像
のアドレスを用いて出力画像のアドレスがパイプライン
制御により高速に計算され、出力画像に対して計算領域
を指定して地形図と同じ領域の相似な幾何歪補正された
画像が得られる。

この処理は容易にシステム化でき衛星画像の一画面全体
を地形図相当領域毎に分割した衛星地図ファイルができ
る。

以下ＬＡＮＤＳＡＴ画像を一例としてこの発明の詳細な
説明する。

三次の多項式を用いてＬＡＮＤＳＡＴ画像の画素と経緯
度が一画素以内で対応がつく。

経緯度（θ、λ）からＬＡＮＤＳＡＴの画素（■、Ｊ）
への函数をｆ、ｇとし と表わす。

任意の地形図に対してその対応する幾何歪補正画像を作
るには、まずその地形図の４隅の点の経緯度を（（θ（
ｋ）、λ（ｋ））：に＝１．２、・・・・・・４）とす
ると、 を中心にＬＡＮＤＳＡＴの画像より５１２×５１２画素
取り出して画像メモリに入れる。

この画像メモリの座標を（Ｉ’（ｋ）、Ｊ’（ｋ））で
表わすと、ＬＡＮＤＳＡＴの画素（Ｉ（ｋ）、Ｊ（ｋ）
）はで変換される。

（１−；Ｉ’、！５１２．１≦Ｊ′≦５１２） 五万分の１地形図はＵ、 Ｔ、Ｍ、投影法で作られてお
り、経緯度の長さが正確に五万分の１で記入されている
。

従って地形図と相似な画像を得るには経度１５分、緯度
１０分の長さの比の四辺形へ変換する。

３６°Ｎでは縦１８．４９ ｋ織２２，５４ｋｍで五万
分の１地形図では３６．９８ｃＩｒＬｘ ４５．０８の
と計算される。

一方補正された画像は画像メモリに作られ最大５１２Ｘ
５１２画素とすると、そこでメモリを有効に用い補正す
るには長い辺（横）を５１２画素とすると、縦は４２０
画素となる。

又地形図の中央点は画像の（２５６，５，２１０，５）
に対応する。

入力画像メモリの座標値（（Ｉ’（ｋ）、Ｊ’（ｋ）
： ｋ ＝ １．２、・・・・・・、４）と必要なら中
央点等の座標値を加え変換前の位置情報と、対応する出
力画像メモリの座標値（（ＩＤ（ｋ）、ＪＤ（ｋ））：
に＝１．２、・・・・・・、４）と必要なら中央点等の
対応座標値を加え変換後の位置情報として、最小自乗法
でＡｆｆｉｎｅ変換の係数を決める。

入力座標値（■′、Ｊりに対し出力座標値（ＩＤ、ＪＤ
）はの係数（ａ、ｂｌ ｃ）と（ｄ、ｅ、ｆ）を決める
事と具体的に書ける。

この係数は最低３個の（Ｉ／、Ｊ′、ＩＤ、ＪＤ）の組
から決まるが誤差を少なくするために３イ匝し上０組を
用いる。

そこで（Ｉ／、Ｊ′、ＩＤ、ＪＤ）の組がＭ個与えられ
たとしそれを（（Ｘｋｌｙｋｌｕｋｌｖｋ）二に−１，
２、（Ｂ１式も計算すれば最小自乗解としてＡｆｆｉｎ
ｅ変換の係数力；求まりＡ＝（ｕ、ｖ、１）でありＡｔ
−Ａは３×３の行列であり代数的に容易に解ける。

として（ａ、ｂ、ｃ）は代表的表示が得られる。

ここでｄｅｔ（Ａｔ−Ａ）及び１１は行列式を表わす。

（ｄ、ｅ、ｆ）も全く同様にして求まる。これらを計算
するのに必要なのは加算と乗算及び割算である。

このようにして求まったＡ ｆ ｆ ｉｎｅ変換の係数
（ａ、ｂ、ｃ）及び（ｅ、ｆ、ｇ）を用い（Ａ）式で座
標計算を行なう。

出力画像が５１２Ｘ４２０とすると１ｊＩＤｆ５１２１
−４ＪＤ−＜４２０で（ＩＤ、ＪＤ）＝（１、■）、（
２，１）、・・・・・・（５１２，４２０）と座標値を
与え（４）式で入力画像メモリの座標値（Ｉ／（１，１
）、Ｊ′（１，１））（Ｊ’（２、■）、Ｊｌ（２、■
））・・・・・・（Ｉ’（５１２，４２０）、Ｊ’（５
１２，４２０））が求まりその画像の濃度値を出力画像
メモリ番地（１，１）、（２，１）、・・・・・・（５
１２，４２ｏ）に転送する事により出力画像メモリ上に
Ａｆｆｉｎｅ変換された画像が作られる。

この場合へ式の計算結果は一般には整数値でないが、一
番近（の整数値のメモリ番地の濃度値を選ぶ最短距離法
などを用いることができる。

この結果（４）式の計算が高速に行なわれ入力画像にラ
ンダムアクセス可能な画像メモリにしておけば極めて速
く幾何歪補正画像が得られる。

以上は任意のＬＡＮＤＳＡＴ画像に対応領域が含まれる
地形図に対して行なったが、この操作をすべての包含す
る地形図に対して施すことにより地形図対応領域毎に幾
何歪補正された画像ファイルができる。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

１は経緯度データ）しであり、ここでは多数の五万分の
ｌの地形図に対応してそれぞれその地形図の４隅の経緯
度データ（θ、λ）が保持されている。

２は衛星画像ファイルであり、何枚かのＬＡＮＤＳＡＴ
のＭＳＳ画ｆｌａ容している。

ＭＳＳ画像にはその画像が地球上のどの部分のデータで
あるかという付属情報も含まれている。

３はＭＳＳ画偉０部分画像を切り出すための制御部であ
る。

切り出された部分画像は部分画像メモリ４に収容される
。

制御部３は第２図に示すフローチャートに従って動作す
る。

まずフロック３１で経緯度テーブル１から所望の地形図
に対応する経緯度データ（（θ（ｋ）、λ（ｋ））、ｋ
＝１．２．３゜４）を取り込む。

次にブロック３２でこれらの経緯度データに対応するＭ
ＳＳ画像上の画素位置（（Ｉ（ｋ）、Ｊ（ｋ））、（ｋ
−１，２，３，４））を計算する。

フロック３２では、上述の文献に示された方法によって
求められる経緯度と画素位置との関数ｆ、ｇを用いて、
上述の（１）式に従って計算を行なう。

フロック３３ではこれら４個の画素位置データから（２
）式に従って中央（平均）の画素位置（■、Ｊ）を求め
る。

最後にブロック３４でこの画素位置（Ｔ、了）を中心と
して５１２Ｘ５１２画素の部分画像のデータを切り出し
て部分画像メモリ４へ供給する。

部分画像メモリ４での画素位置を（■′、Ｊｌ）で表わ
すとＧ３）式の関係にあるので、ブロック３５において
前述の４隅の画素位置に対応する部分画像メモリ４の画
素位置（（Ｉ’（ｋ）、Ｊｌ（ｋ）） 、ｋ ＝ １．
２゜３．４）を求めて係数計算部５へ供給する。

係数計算部５は部分画像メモリ４に収容された部分画像
の幾何学的歪を補正するためのＡｆｆｉｎｅ変換の係数
ａ、ｂ、ｅ、ｄ、ｅ、ｆを（０式に従って求める部分で
ある。

求められた係数はアドレス計算部６へ供給される。

アドレス計算部６は部分画像メモリ４から読み出すべき
画素データの画素位置（アドレス）を計算するとともに
、この読み出された画素データを収容する出力画像メモ
リＩのアドレスを発生する。

出力画像メモリ７のアドレスを（ＩＤ、ＪＤ）で表わす
と、（Ａ）式の関係にある。

すなわち、アドレス計算部６は、第３図に示すように、
ＩＤカウンタ６１．ＪＤカウンタ６２を備え、その出力
は出力画像メモリ７へ供給されるとともにＩ／計算回路
６３、Ｊ信子算回路６４へ供給される。

これら計算回路６３，６４は（Ａ）式に従って計算した
アドレス（■ｌ、Ｊｌ）を部分画像メモリ６へ供給する
。

なお、計算部６３，６４としては特願昭５２３３３１５
号、特公昭５８−６９７７号に記載された回路を用いる
ことが好ましい。

例えばＬＡＮＤＳＡＴ−Ｈによる１９７６年７月２９日
の関東地方の画像に含まれる５万分の１の地形図１横浜
」の場合、（〒、了）−（１０４３゜２１７３）で画像
メモリでの４隅の点の入力画像の座標（（Ｉ’（ｋ）、
Ｊ’（ｋ））二に＝１．２、・・・・・・、４）と出力
画像（（Ｉ Ｄ（ｋ）、ＪＤ（ｋ））： ｋ＝１．２、
・・・・・・４）は である。

Ａｆｆｉｎｅ変換の係数（ａ、ｂ、ｃ）及び（ｄ、ｅ、
ｆ）を（０式に従って計算すると、ａ＝ｏ、１５４０１
２ ｂ＝ｏ、１８２８１６ｃ＝２２．７６３１７３
ｄ＝−０，１０４２０７ｅ＝０．５４５４６５
ｆ＝１４９．９８３７４２である。

この係数と（ＩＤ、ＪＤ）の情報をアドレス計算部６に
入力して（Ａ）式に従い部分画像のアドレス（１′、Ｊ
／）を計算する。

（■′、Ｊ／） は一般には整数でないので小数点以
下を四捨五入して最短距離にある点を計算する最短距離
法による内挿で整数化してメモリアドレスとする。

再び第１図において、出力画像メモリ７に得られた補正
された部分画像ヲ垣緯度チーフル１内の経緯度データと
ともにファイル作成部８に供給される。

ファイル作成部８は補正された部分画像と経緯度データ
との対応付けを行って衛星地図ファイル９へ分類収容す
る。

以下同様にして異なる経緯度データに対応する衛星地図
ファイルを作成していく。

第４図にこの発明による装置によって得られる衛星地図
ファイル９を利用するためのシステムを示す。

地形図指示部１０により、例えば５万分の１の地形図「
横浜」を指示すると、制御部１１はこの地形図を代表す
る経緯度データを衛星地図ファイル９に出力する。

ファイル９はこの経緯度データに対応する画像データを
制御部１１に出力し、表示部１２において表示される。

したがって利用者はＭＳＳ画像の任意の部分画像を容易
に得ることができ、かつこの部分画像は幾何学的歪が補
正されているとともに地形図と一致しているので地図作
成等が極めて容易となる。

このようにこの発明によれば利用しやすい衛星地図ファ
イルを容易に作成することができる。

例えば部分画像メモリ４７０部分画像の幾何学的歪を補
正して出力画像を得るのに０．２５秒で充分であつｔも
一般にＬＡＮＤＳＡＴの１画面はこのような５万分の１
の地形図に対応する部分画像を数１０枚含むが、従来方
法によって汎用大型計算機を用いて幾何学的歪を補正す
る場合に比較しても１００倍以上高速に処理することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図、第３図
はこの発明の一実施例を説明するための図、第４図はこ
の発明の一実施例を利用するシステムを示す図である。 １・・−・・・経緯度テーブル、２・・・・・・衛星画
像ファイル、３・・・・・・制御部、４・・・・・・部
分画像メモリ、５・・・・・・係数計算部、６・・・・
・−アドレス計算部、７・・・・・・出力画像メモリ、
８・・・・・・ファイル作成部、９・１°°°衛星地衛
星子イル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 衛星に塔載されたスキャナにより地表を走査して得
   た多数の衛星画像を収容した衛星画像ファイルと、所定
   の地形図を代表する経緯度データを収容した経緯度テー
   ブルと、この経緯度テーブルから前記経緯度データを読
   み出し、これらの経緯度に対応する前記衛星画像上での
   画素位置を計算する手段と、この手段によって求められ
   た画素位置を基準とする所定の大きさの部分画像を前記
   衛星画像ファイルから読み出して記憶する部分画像メモ
   リと、前記部分画像を前記地形図と相似な画像に変換す
   るためのアフィン変換の係数を計算する手段と、この手
   段によって求められた係数を用いて前記部分画像メモリ
   から読み出す画素位置を計算するアドレス計算回路と、
   このアドレス計算回路によって指定された画素のデータ
   を順次収容する出力画像メモリと、この出力画像メモリ
   の内容と前記経緯度テーブルの対応する経緯度データと
   を対応付けて収容する衛星地図ファイルとを備えたこと
   を特徴とする画像ファイル作成装置。