专利名称：数据解析装置、数据解析方法以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据表示地物表面的三维形状的点群数据对地面的阶差进行检测的数据解析装置、数据解析方法以及程序。
背景技术：
在日本特开2009-204615号公报中，公开了一种使用激光扫描仪而对表不地物形状的三维点群数据进行取得的技术。例如，移动测量系统为，将激光扫描仪搭载到汽车上，从车体的上部向斜下方向照射激光。激光的照射方向沿横向摆动，在扫描角度范围内按照每个微小角度发射激光脉冲。根据从发射激光到接收反射光为止的时间来计测距离，并且在此时，计测激光的发射方向、时刻以及车体的位置、姿态等。根据这些计测数据，求出对反射了激光脉冲的点的三维坐标进行表示的点群数据。此外，在取得点群数据的同时，使用摄像机拍摄影像。在数据解析中用户对计测对象部分进行指定时，能够利用图像。以往，为了根据点群数据来判读地物而需要人手，并通过三维CAD利用编辑工具等，通过手动作业进行地物的提取作业。
发明内容
本发明的目的在于，提供根据表示地物表面的三维形状的点群数据对地面的阶差自动地进行检测的数据解析装置、数据解析方法以及程序。本发明的数据解析装置为，根据对对象空间的地物表面的三维形状进行表示的点群数据，对地面的阶差进行检测，具有:局部空间设定单元，将上述对象空间分为多个局部空间，将该局部空间分别设定为解析的单位空间；以及边界搜索单元，对于每个上述单位空间，在水平面内对由上述阶差形成的边界进行搜索；上述边界搜索单元，在上述水平面内搜索预定宽度的带状区域，即、向上述水平面投影的点群在该区域内集中预先设定的基准以上、且该区域内的点群具有预先设定的阶差阈值以上的阶差的阶差附近区域；将沿着属于该阶差附近区域的点群在上述水平面内的分布的方向线搜索为上述边界。其它的本发明的数据解析装置为，还具有边界追随单元，该边界追随单元对上述局部空间中所检测的上述边界在该局部空间之外进行追随，上述边界追随单元为，当从上述单位空间检测到上述边界时，在与该边界相对应的上述方向线的延长线的方向上，将追随空间设定为与该单位空间相邻接的新的上述单位空间，上述边界搜索单元在上述追随空间中对沿着上述延长线的上述边界进行搜索。在其它的本发明的数据解析装置中，上述边界搜索单元，根据各个与上述阶差附近区域相邻接的区域内的点群，求出阶差上面的高度以及阶差底面的高度，并根据属于上述阶差附近区域的上述点群之中、比上述阶差底面高且比上述阶差上面低的高度范围内存在的点群在上述水平面内的分布，求出上述方向线。在本发明中，上述局部空间设定单元将上述对象空间例如分割为立方体形状的上述局部空间。本发明的数据解析方法为，根据对对象空间的地物表面的三维形状进行表示的点群数据，对地面的阶差进行检测，具有:局部空间设定步骤，将上述对象空间分为多个局部空间，将该局部空间分别设定为解析的单位空间；以及边界搜索步骤，对于每个上述单位空间，在水平面内对由上述阶差形成的边界进行搜索。上述边界搜索步骤为，在上述水平面内搜索预定宽度的带状区域，即、向上述水平面投影的点群在该区域内集中预先设定的基准以上、且该区域内的点群具有预先设定的阶差阈值以上的高低差的阶差附近区域；将沿着属于该阶差附近区域的点群在上述水平面内的分布的方向线搜索为上述边界。其它的本发明的数据解析方法为，还具有边界追随步骤，该边界追随步骤为，对上述局部空间中所检测的上述边界在该局部空间之外进行追随。上述边界追随步骤为，当从上述单位空间检测到上述边界时，在与该边界相对应的上述方向线的延长线的方向上，将追随空间设定为与该单位空间相邻接的新的上述单位空间，上述边界搜索步骤在上述追随空间中对沿着上述延长线的上述边界进行搜索。本发明的程序为，使计算机进行根据对对象空间的地物表面的三维形状进行表示的点群数据，对地面的阶差进行检测的数据解析，使该计算机作为如下单元起作用:局部空间设定单元，将上述对象空间分为多个局部空间，将该局部空间分别设定为解析的单位空间；以及边界搜索单元，对于每个上述单位空间，在水平面内对由上述阶差形成的边界进行搜索。上述边界搜索单元，在上述水平面内搜索预定宽度的带状区域，即、向上述水平面投影的点群在该区域内集中预先设定的基准以上、且该区域内的点群具有预先设定的阶差阈值以上的高低差的阶差附近区域；将沿着属于该阶差附近区域的点群在上述水平面内的分布的方向线搜索为上述边界。其它的本发明的程序为，使计算机还作为边界追随单元起作用，该边界追随单元对上述局部空间中所检测的上述边界在该局部空间之外进行追随。上述边界追随单元为，当从上述单位空间检测到上述边界时，在与该边界相对应的上述方向线的延长线的方向上，将追随空间设定为与该单位空间相邻接的新的上述单位空间，上述边界搜索单元在上述追随空间中对沿着上述延长线的上述边界进行搜索。发明的效果根据本发明，能够根据对地物表面的三维形状进行表示的点群数据，自动地检测地面的阶差。
图1是表示本发明实施方式的地面阶差提取系统的概略构成的框图。图2是本发明实施方式的地面阶差提取系统的阶差提取处理的概略的流程图。图3是局部空间设定单元的概略的处理流程图。图4是边界搜索单元的概略的处理流程图。图5是对基点空间中的边缘搜索处理进行说明的示意图。图6是表示基点空间的重新配置的示意图。图7是从边缘方向观察的基点空间的垂直剖面的示意图。图8是边界追随单元的概略的处理流程图。
图9是图形登记单元的概略的处理流程图。图10是边界搜索单元的重叠边缘处理的概略的处理流程图。图11是说明重叠边缘处理的示意图。
具体实施例方式以下，根据附图对本发明的实施方式(以下称为实施方式)的地面阶差提取系统2进行说明。本系统是根据表示地物表面的三维形状的点群数据对地面的阶差进行检测的数据解析装置。点群数据例如上述移动测量系统那样、通过搭载于在地面上行驶的车辆上的激光扫描仪取得。此外，也可以将激光扫描仪设置在地面上而进行计测。点群数据为了表示地物表面的三维形状，需要以与地物表面的凹凸、阶差的规模相对应的密度进行激光扫描。这一点，从车辆、三脚架等的高度进行的激光扫描，例如能够实现如下程度的扫描密度:在道路以及其附近程度的范围内，能够捕捉路边的阶差这种数厘米程度的较小的形状变化。图1是表示地面阶差提取系统2的概略构成的框图。本系统构成为，包含计算处理装置4、存储装置6、输入装置8以及输出装置10。作为计算处理装置4，虽然也能够制作进行本系统的各种计算处理的专用的硬件，但是在本实施方式中，计算处理装置4使用计算机以及在该计算机上执行的程序来构建。该计算机的CPU (Central Processing Unit)构成计算处理装置4,作为后述的局部空间设定单元20、边界搜索单元22、边界追随单元24以及图形登记单元26起作用。存储装置6由计算机所内置的硬盘等构成。存储装置6储存用于使计算处理装置4作为局部空间设定单元20、边界搜索单元22、边界追随单元24以及图形登记单元26起作用的程序、其它程序以及本系统的处理所需要的各种数据。例如，存储装置6作为处理对象数据而存储解析的对象空间的点群数据。例如，沿着道路的地域称为解析的对象空间。输入装置8为键盘、鼠标等，用户为了进行向本系统的作业而使用。输出装置10为显示器、打印机等，用于将通过本系统求出的阶差的边界(边缘)通过画面显示、印刷等向用户表示等。图2是地面阶差提取系统2的阶差提取处理的概略的流程图。参照该图2对计算处理装置4的各单元进行说明。局部空间设定单元20为，将对象空间分为多个局部空间，将该局部空间分别设定为解析的初始的单位空间(S30)。局部空间虽然也能够设定为相邻的空间相互重叠，但是在本实施方式中，局部空间设定单元20将对象空间简单地分割为三维正交格子(网格)状而生成立方体形状的局部空间。例如，局部空间能够使宽度W以及进深D分别为50cm、高度H为60cm。此外，在构成局部空间设定单元20的程序中，宽度W、进深D以及高度H被参数化，例如用户能够使用输入装置8来进行变更。边界搜索单元22，对每个单位空间解析其中的点群，在水平面(XYZ正交坐标系中成为X-Y平面)内对由阶差形成的边界进行搜索(S32，S34)。边界搜索单元22在搜索过程中，在单位空间的X-Y平面上将[成为边界的候补的线(候补线)配置为各种各样。在本实施方式中，将直线状的阶差作为提取对象，对沿着该阶差的边界的方向线进行搜索。与此相对应，候补线的形状也成为直线或者线段。边界搜索单元22沿着候补线，设定预定宽度的带状区域，对与候补线相对应而在X-Y平面内各种各样地设定的带状区域之中、包含阶差的阶差附近区域进行搜索。具体地说，边界搜索单元22求出位于带状区域内的数据点(点群)的个数以及属于该带状区域的数据点的高低差(Z轴方向的坐标差)(S32)。然后，边界搜索单元22根据对其结果而设定的条件提取阶差的边缘(S34)。S卩，边界搜索单元22为，在点群在带状的区域内集中预先设定的基准以上、且该区域内的点群具有预先设定的阶差阈值以上的高低差的情况下，将该区域判断为阶差附近区域，将成为该阶差附近区域的基础的候补线确定为边界。此外，在处理S32中，数据点是否处于带状区域内，不考虑数据点的Z坐标，而仅根据X-Y坐标来判断。例如，作为边界提取的条件之中的、与阶差附近区域内的点群的数量相关的基准，能够设定候补线之中、集中在其附近的点群的个数最多的候补线这种条件。此外，本实施方式的边界搜索单元22为，当在被初始设定为解析的单位空间的局部空间中发现边缘时，以该边缘成为中心的方式重新配置单位空间(S36)。接下来，根据重新配置的该单位空间中的与该边缘的阶差附近区域相邻接的区域内的点群，求出阶差上面的高度以及阶差底面的高度，求出属于上述阶差附近区域的上述点群之中、存在于比上述阶差底面高、且比上述阶差上面低的高度范围的点群(S38)。如此求出的点群为阶差面上的点群，因此根据上述水平面内的该点群的分布，求出表示阶差的边界的方向线(S40)。边界搜索单元22也可以在单位空间内仅对点群集中最多的边界进行搜索，也可以进行假设了在单位空间内存在多个边界的重叠边缘的处理。于是，如上述那样，在本实施方式中将直线状的阶差的边缘作为提取对象。其理由为，直线的提取与圆弧等其它形状的提取相比处理负荷较少，以及在要提取的阶差较多的情况下具有直线状的边缘。此外，单位空间被设定为比道路的转弯及环形交叉点的中心部的圆等小，因此在单位空间内这些构造物的阶差的边缘能够作为直线处理。此外，虽然处理负荷增加，但在原理上例如也能够构成为，假设圆弧等规定的形状而对直线以外的边缘进行搜索。边界追随单元24在该局部空间之外对在局部空间中所检测的边界进行追随(S42)。边界追随单元24为，当检测到存在于成为基点的局部空间(基点空间)的边界的方向线时，在该方向线的两个延长方向上，作为与该基点空间相邻接的新的单位空间而设定追随空间。在该情况下，边界搜索单元22在追随空间内对沿着方向线的延长线的边界进行搜索。此外，当在追随空间中检测到边界时，边界追随单元24在与求出该追随空间的方向相同方向上，进一步将该边界的方向线延长而设定追随空间，边界搜索单元22在该追随空间中对边界进行搜索。设定为追随空间的解析的单位空间，在本实施方式中与局部空间同样地设定为立方体形状，但是其尺寸(WXDXH)与局部空间的尺寸不同。例如，高度H能够考虑在之前进行搜索的基点空间或者追随空间中已经检测的阶差的高度而决定。此外，所追随的边界的方向、位置预先带有推测，因此与边界正交的方向的尺寸(宽度W)基本上能够设定为比局部空间窄。图形登记单元26将通过边界追随单元24求出的边界接合，制作连续线段(S42)，并向存储装置6登记。以下，对地面阶差提取系统2的处理例更详细地进行说明。图3、图4、图8 10将计算处理装置4执行的一系列处理的流程分割表示，首先，图3是局部空间设定单元20的概略的处理流程图，表示地面阶差提取系统2的解析的单位空间的初始设定、即与局部空间的制作处理有关的部分的处理。当地面阶差提取系统2开始阶差提取处理时(S50)，局部空间设定单元20依次制作成为追随处理的基点空间的局部空间。例如，在设定了局部空间的尺寸的情况下，与对象空间的尺寸相对应，决定X、Y、Z各方向的局部空间的排列个数，例如决定表示各方向的局部空间位置的索引的范围。另一方面，在设定了对象空间的各方向的分割数(索引的宽度)的情况下，与对象空间的尺寸相对应而计算并设定局部空间的尺寸。局部空间设定单元20为，安装规定的顺序对表示局部空间的三维网格状的配置的索引进行变更，将由与所设定的索引相对应的位置(χ、γ、ζ各方向的坐标值的范围)定义的立方体的局部空间设定为基点空间(S52)。此外，在此，如果被索引指定的网格的局部空间为未处理(S54中“否”的情况)，局部空间设定单元20将基点空间内的点群例如从硬盘等的存储装置6向RAM (Random Access Memory)等作业区域取入(S57)。在向基点空间内取入的点群的数量为阈值η以上(S58中“是”的情况)、且向基点空间内取入的点群不平坦的情况(S59中“否”的情况)下，进行将该局部空间作为基点空间的阶差搜索(处理向图4的节点B前进)。另一方面，在向基点空间内取入的点群的数量小于阈值η的情况(S58中“否”的情况)、以及向基点空间内取入的点群被判断为平坦的情况(S59中“是”的情况)下，作为不存在阶差、或者不能够高精度地进行阶差搜索，而不进行该搜索。在这些情况下，将关于该基点空间的处理结束，向将下一个局部空间设定为基点空间的处理转移(处理向节点A返回)。例如，在处理S58中，点群的阈值η能够设定为5以上。此外，在处理S59中，如果点群的阶差(最大标高与最小标高之差)比预先设定的值小，则判断为平坦。在对于全部网格结束处理的情况(S54中“是”的情况)下，计算处理装置4结束阶差提取的处理(S56)。图4是边界搜索单元22的概略的处理流程图，表示与基点空间中的阶差的边缘搜索相关的处理。边界搜索单元22在基点空间内是否存在边缘(S60)。图5是对基点空间中的边缘搜索处理S60进行说明的示意图。图5是从上面观察基点空间的图，表示与基点空间62相对应的矩形、基点空间内的点群在X-Y面内的配置的一个例子。边界搜索单元22从基点空间内的点群中选择任意2个数据点P α、Ρ β，将使者2点为两端的X-Y面内的线段LO设定为边缘的候补线，并且以线段LO为中心而在其两侧分别设定宽度w (合计宽度2w)的带状区域EA。边界搜索单元22对点群之中、X-Y平面中的坐标位于该区域EA内的数据点的个数进行计数。例如能够通过X-Y平面上的从该数据点向线段LO的垂线的长度是否为w以下，来判断数据点是否在区域EA内。此外，作为边缘的条件，设定为表示区域EA内的点群的三维形状不平坦。具体地说，边界搜索单元22为，如果区域EA内所包含的数据点的阶差(最大标高和最小标高之差)ΛΖ为预先设定的阶差阈值Y以上，则判断为不平坦。
边界搜索单元22为，对由从基点空间内选择的2个数据点构成的全部组合设定候补线而进行上述判断，将在区域EA内集中最多数据点、且ΛΖ为阈值Y以上的线段L0，选择为基点空间中的搜索处理中的边缘。在存在边缘的情况(S62中“是”的情况)下，向处理S70前进。另一方面，在未发现边缘的情况(S62中“否”的情况)下，对于该基点空间结束处理，向将下一个局部空间作为基点空间的处理转移(处理向图3的节点A前进)。
在此，宽度w为参数，对对应于阶差的数据点的与边缘正交的方向的位置的差别进行吸收。例如，在路边的阶差的提取中，w能够成为3cm程度。此外，阶差阈值Y例如能够设定为2cm程度。边界搜索单元22为，将从基点空间提取的边缘的位置固定，并以该固定了的边缘LI成为中心的方式重新制作基点空间，并取入该基点空间内的点群(S70)。图6是表示基点空间的重新配置的示意图，是从上面观察重新配置后的基点空间72以及边缘LI的图，为了进行比较而将最初的基点空间62用点划线表示。当提取边缘LI时，边界搜索单元22将基点空间内的点群分类为阶差的下部(下端)、阶差部、阶差的上部(上端)(S74)。图7是从边缘方向观察的基点空间的垂直剖面的示意图。在图7中圆圈为数据点80，在图中阶差部82位于中央，其左侧为下端(例如道路部84)、右侧为上端(例如人行道部86)。具体地说，阶差部82为与边缘对应的阶差附近区域内的点群，在X-Y平面中位于以边缘LI为中心的宽度2w的带状区域内。边界搜索单元22，分别在阶差部82的两侧求出点群的最小标高。例如，在图7中求出阶差82左侧的点群的最小标高和右侧的点群的最小标高，对这些进行比较，将最小标高较低侧作为阶差的下端，将该最小标闻定义为下端的闻度Zp另一方面，将最小标闻较闻侧作为阶差的上端，将该最小标高作为上端的高度ZH。如此通过最小标高来定义阶差的下端、上端的高度，由此能够除去地物表面之上出现的噪声点、草及树枝的点群的影响。此外，边界搜索单元22根据阶差部82的点群计算阶差的方向。边界搜索单元22，对于由从阶差部82内选择的2个数据点构成的全部组合，设定通过这2个点Qa、ζ)β的线段，在向X-Y面投影的位置关系中，求出该线段与阶差部82的其它各数据点之间的垂线长度之和。然后，寻找阶差部82内的2个点Qa、Qi3的组合中、该垂线长度之和为最小的组合，将由这2个点确定的线段决定为边缘的方向线。此外，通过使用了阶差部82的全部数据点的最小二乘法，来决定表示阶差的方向线的X-Y面内的一次式，由此也能够求出方向线。此外，在求出阶 差的方向线的上述各方法中，线段优选限定为位于上端的高度和下端的高度之间的线段。此外，阶差部82具有宽度2w，在具有该宽度的阶差部82内的数据点80中，图7所示那样，不仅是位于存在于上端的高度和下端的高度之间的阶差面(垂直面或者倾斜面)的数据点80i,还能够包含位于上端的面或者下端的面的数据点80e。为了使阶差的方向线高精度地沿着阶差面，在求出阶差的方向线的上述各方法的处理中，优选从阶差部82内的数据点80(80i以及80e)中除去数据点80e，仅使用剩余的数据点80i。例如，能够构成为，设定参数￡2(>0)，将阶差部82的数据点80(801以及80e)之中、Z坐标成为[ZJ εζ，Zh- ε ζ]的范围内的数据点作为数据点80i，而用于阶差的方向线的决定。参数εζ例如能够根据阶差的高度(Zh-ZJ及阶差阈值Y来设定，例如被设定为这些置的1/2以下。此外，也可以构成为，在相对于设定的参数εζ、阶差部82内的数据点80全部成为80e，未剩余数据点80i的情况下，不进行数据点80e的除去处理，也可以构成为，以剩余恒定个数或者恒定比例的数据点80i的方式对参数ε ζ进行可变设定。边界搜索单元22根据上述的处理结果求出图形数据。例如，对求出的阶差的方向线与作为基点空间72的平面形状的矩形相交的2个交点进行求出，将连结这些交点的线定义为方向线。图形数据包括:边缘下端，是将使定义上述各交点的X、Y坐标和通过下端的高度A赋予的Z坐标组合而得到三维空间内的2个点作为两端的线段；边缘上端，是将使定义上述各交点的X、Y坐标和通过上端的高度ZH赋予的Z坐标组合而得到的三维空间内的2个点作为两端的线段；以及边缘中央，是将使定义上述各交点的X、Y坐标和平均标高Zm= (ZJZh)/2组合而得到的三维空间内的2个点作为两端的线段。即，作为图形数据求出表示阶差面的骨格的单纯的图形。边界搜索单元22，调查在已经被图形登记的方向线之中是否存在与该图形数据一致或者交叉的方向线(S90)。如果未被图形登记(S92中“否”的情况)，则生成用于对图形数据进行缓冲的线形表，该线形表中存储从基点空间中求出的图形数据(S94)，并开始边界追随处理(向图8的节点D前进)。另一方面，如果被图形登记(S92中“是”的情况)，则该阶差的信息不记录，而进行在该基点空间内中对其它阶差进行搜索的重叠边缘处理(处理向图10的节点F前进)。图8是边界追随单元24的概略的处理流程图，表示与追随空间中的阶差的边缘的搜索处理有关的处理。边界追随单元24，当在基点空间或者之前设定的追随空间中检测到边缘时，设定于这些之前进行了边缘检测的单位空间相邻接的追随空间(S100)。新的追随空间的宽度W的中心为，对之前的单位空间的图形数据进行参照，而与其方向线的延长线一致。如上所述，追随空间的宽度W被设定为比基点空间的宽度窄。此外，关于高度H，考虑到阶差相对于边缘方向的变化具有角度的可能性，优选设定为上面的高度比之前的单位空间中的上端的高度Zh高、底面的高度比之前的单位空间中的下端的高度\低，例如能够使上面为ΖΗ+Λζ、底面为Az的高度。此外，对基点空间的方向线所指的2个方向分别进行追随。此外，在之前设定的追随空间中检测到边界的情况下，在与求出该追随空间的方向相同方向上，使该边界的方向线延长，并进一步进行追随。当设定追随空间时，边界追随单元24取入该追随空间内的点群(S102)，调查之前的单位空间的沿着方向线的延长线是否存在边缘。如果向追随空间内集中沿着延长线设定的基准以上的点群，该点群的高低差为阶差阈值Y以上(S104中“是”的情况)，则判断为沿着延长线存在边缘。在该情况下，边界追随单元24进行与边界搜索单元22的处理S74同样的处理(S106)，生成与追随空间相关的图形数据。边界追随单元24为，调查在已经图形登记的方向线之中是否存在与该图形数据一致或者交叉的方向线(S108)。如果未图形登记(S110中“否”的情况)，则边界追随单元24将与当前的追随空间相关的图形数据向线形表中增加(S112)，并返回处理S100，设定于当前的追随空间连续的新的追随空间。如此，边界追随单元24依次设定追随空间而对边缘进行追随。追随处理如上述那样在2个方向上进行，某个方向的追随处理为，如果在该方向的追随空间中未发现边缘则被结束(S104中“否”的情况)，向图形登记处理转移(向图9的节点E前进)。此外，如果通过追随检测的图形数据已经图形登记(S110中“是”的情况)，则该阶差的信息不向线形表增加而将追随处理结束，向图形登记处理转移(向图9的节点E前进)。图9是图形登记单元26的概略的处理流程图。图形登记单元26为，当2个方向的追随处理结束时，将线形表所储存的图形数据即方向线的端点按照追随顺序而接合来制作连续线段(S120)。制作的连续线段向存储装置6图形登记(S122)。当图形登记结束时，与该追随处理有关的线形表变得不需要，因此进行削除(S124)，进行在该基点空间内对其它阶差进行搜索的重叠边缘处理(处理向图10的节点F前进)。此外，如果线形表为空(S126)，此时也将线形表削除(S124)，进行在该基点空间内对其它阶差进行搜索的重叠边缘处理(处理向图10的节点F前进)。图10是边界搜索单元22进行的重叠边缘处理的概略的处理流程图。边界搜索单元22当在基点空间中对边缘进行检测时，对于该边缘执行追随及图形登记等处理，接着进行对在该边缘两侧是否存在其它边缘进行搜索的重叠边缘处理。图11是对重叠边缘处理进行说明的示意图，表示单位空间的平面配置。在图11(a)所示的例子重，基点空间130中存在最点群集中的边缘132、和点群的集中程度比边缘132低的边缘134。边界搜索单元22为，首先在对边缘132进行检测而对于该边缘132进行了追随及图形登记的处理之后，在其两侧以不包含该边缘132的方式设定新的基点空间136、138 (图11(b))。例如，朝向之前检测的边缘(图11的边缘132)延伸的某个方向，定义该边缘的左侧的区域和右侧的区域。在该左侧的区域中制作基点空间，与处理S57、S58、S59同样地取入点群(S140)，与处理S60同样，在该基点空间中进行边缘的搜索(S141)，判断是否存在边缘(S142)。在存在边缘的情况(S142中“是”的情况)下，进行上述的处理:即，将该边缘固定，以其边缘方向为中心重新制作基点空间，向该基点空间内取入点群，求出阶差的方向线(支持从图4的节点C起的处理)。同样，在上述右侧的区域制作基点空间，与处理S57、S58、S59同样取入点群(S144)，与处理S60同样，在该基点空间中进行边缘的搜索(S145)，判断是否存在边缘(S146)。在存在边缘的情况(S146中“是”的情况)下，进行上述的处理:即，将该边缘固定，以其边缘方向为中心而重新制作基点空间，向该基点空间内取入点群，求出阶差的方向线(执行从图4的节点C起的处理)。如果在新的基点空间136以及138的任意一个中都未检测到重叠边缘(S142以及S146中“否”的情况)，则在处理S52中结束对于向某个索引设定的基点空间的阶差提取处理，开始对于下一个索引的基点空间的处理(返回图3的节点A)。在上述实施方式中构成为，使计算机作为地面阶差提取系统2的各单元动作的程序储存在存储装置6中，计算机将其读出而执行，但在其它构成中，该程序也能够经由网络等通信介质向计算机提供，在该情况下，地面阶差提取系统2具备通信装置，该通信装置从网络等取得程序，向计算处理装置4提供，或使其存储于存储装置6。此外，该程序也能够储存于 CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory)等记录介质而提供。符号的说明2地面阶差提取系统，4计算处理装置，6存储装置，8输入装置，10输出装置，20局部空间设定单元，22边界搜索单元，24边界追随单元，26图形登记单元，82阶差部，84道路部，86人行道部，130，136，138基点空间，132，134边缘。
权利要求
1.一种数据解析装置，根据表示对象空间的地物表面的三维形状的点群数据，对地面的阶差进行检测，其特征在于， 具有: 局部空间设定单元，将上述对象空间分为多个局部空间，将该局部空间分别设定为解析的单位空间；以及 边界搜索单元，对于每个上述单位空间，在水平面内对由上述阶差形成的边界进行搜索， 上述边界搜索单元，在上述水平面内搜索预定宽度的带状区域，即、向上述水平面投影的点群在该区域内集中预先设定的基准以上、且该区域内的点群具有预先设定的阶差阈值以上的高低差的阶差附近区域，搜索沿着属于该阶差附近区域的点群在上述水平面内的分布的方向线作为上述边界。
2.如权利要求1所述的数据解析装置，其特征在于， 还具有边界追随单元，该边界追随单元对上述局部空间中所检测的上述边界在该局部空间之外进行追随， 上述边界追随单元，当从上述单位空间检测到上述边界时，在与该边界相对应的上述方向线的延长线的方向上，将追随空间设定为与该单位空间相邻接的新的上述单位空间， 上述边界搜索单元在上述追随空间中对沿着上述延长线的上述边界进行搜索。
3.如权利要求1或2所述的 数据解析装置，其特征在于， 上述边界搜索单元，根据各个与上述阶差附近区域相邻接的区域内的点群，求出阶差上面的高度以及阶差底面的高度，并根据属于上述阶差附近区域的上述点群之中、比上述阶差底面高且比上述阶差上面低的高度范围内存在的点群在上述水平面内的分布，求出上述方向线。
4.如权利要求1至3之一所述的数据解析装置，其特征在于， 上述局部空间设定单元将上述对象空间分割为立方体形状的上述局部空间。
5.一种数据解析方法,根据表示对象空间的地物表面的三维形状的点群数据,对地面的阶差进行检测，其特征在于， 具有: 局部空间设定步骤，将上述对象空间分为多个局部空间，将该局部空间分别设定为解析的单位空间；以及 在边界搜索步骤中，对于每个上述单位空间，在水平面内对由上述阶差形成的边界进行搜索， 上述边界搜索步骤为，在上述水平面内搜索预定宽度的带状区域，即、向上述水平面投影的点群在该区域内集中预先设定的基准以上、且该区域内的点群具有预先设定的阶差阈值以上的高低差的阶差附近区域，搜索沿着属于该阶差附近区域的点群在上述水平面内的分布的方向线作为上述边界。
6.如权利要求5所述的数据解析方法，其特征在于， 还具有边界追随步骤，该边界追随步骤为，对上述局部空间中所检测的上述边界在该局部空间之外进行追随， 在上述边界追随步骤中，当从上述单位空间检测到上述边界时，在与该边界相对应的上述方向线的延长线的方向上，将追随空间设定为与该单位空间相邻接的新的上述单位空间， 上述边界搜索步骤在上述追随空间中对沿着上述延长线的上述边界进行搜索。
7.一种程序，使计算机进行根据表示对象空间的地物表面的三维形状的点群数据，对地面的阶差进行检测的数据解析，其特征在于， 使该计算机作为如下单元起作用: 局部空间设定单元，将上述对象空间分为多个局部空间，将该局部空间分别设定为解析的单位空间；以及 边界搜索单元，对于每个上述单位空间，在水平面内对由上述阶差形成的边界进行搜索， 上述边界搜索单元，在上述水平面内搜索预定宽度的带状区域，即、向上述水平面投影的点群在该区域内集中预先设定的基准以上、且该区域内的点群具有预先设定的阶差阈值以上的高低差的阶差附近区域，搜索沿着属于该阶差附近区域的点群在上述水平面内的分布的方向线作为上述边界。
8.如权利要求7所述的程序，其特征在于， 使计算机还作为边界追随单元起作用，该边界追随单元对上述局部空间中所检测的上述边界在该局部空间之外进行追随， 上述边界追随单元，当从上述单位空间检测到上述边界时，在与该边界相对应的上述方向线的延长线的方向上，将追随空间设定为与该单位空间相邻接的新的上述单位空间， 上述边界搜索单元在上述追随空间中对沿着上述延长线的上述边界进行搜索。
全文摘要
本发明涉及一种数据解析装置，根据表示地物表面的三维形状的点群数据自动地检测地面的阶差。局部空间设定单元(20)将解析的对象空间分为多个局部空间，将该局部空间分别设定为解析的单位空间。边界搜索单元(22)，对于每个单位空间，在水平面内对由阶差形成的边界进行搜索。边界搜索单元(22)，在上述水平面内搜索预定宽度的带状区域，即、向水平面投影的点群在该区域内集中预先设定的基准以上、且该区域内的点群具有预先设定的阶差阈值以上的高低差的阶差附近区域，将沿着属于该阶差附近区域的点群在上述水平面内的分布的方向线搜索为上述边界。边界追随单元(24)对局部空间所检测的边界在该局部空间之外进行追随。
文档编号G01B11/24GK103196433SQ201210006108
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者真锅镇男, 北川育夫 申请人:株式会社博思科