正射影像图像的生成方法以及摄影装置的制作方法

专利名称：正射影像图像的生成方法以及摄影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及正射影像图像的生成方法以及摄影装置。
背景技术：
为了制作地形图，或作为照片图而广泛使用的正射影像图像，通过对从上空对对 象区域摄影而获得的中心投影图像进行正射投影变换处理的方式生成。关于其摄影设备， 近年，为了提高作业效率等，存在下述倾向，即从过去的模拟照相机切换到数字照相机的倾 向。比如，作为代替过去的从飞机进行摄影的模拟照相机的模拟航空照相机的装置，有奥地 利的 VEXCEL 公司的 UCD (UltraCamD)。该UCD为被分类属于所谓的面阵传感器的装置，该面阵传感器与过去的模拟航空 照相机一样，一次同时地对指定的区域进行记录。为了利用性能还不能够说充分的摄像元 件获得与模拟航空照相机相匹敌的分辨率、摄影范围，搭载了多个CCD和镜头。由于利用多 个CCD和镜头，进行分割摄影得到多个全色图像，故摄影的对象区域达到较广的范围，并且 提高作为全色图像的地面分辨率。另外，摄影图像的彩色图像处理通过下述的方式实现，该 方式为利用不同于上述的多个CCD、镜头获得分辨率较低的彩色图像，与上述全色图像进 行合成处理，即所谓全色锐化(Pansharpening)处理。另外，作为类似的技术，有在专利文献1中记载的技术。在该过去例，与下述情况 不同，仅仅以墙面为摄影对象。该情况为在像航空照相机那样移动的平台上搭载摄影装 置，摄影距离又极远，并获得地面坐标系等具有通用性的坐标信息。在将墙面图像整体作为 索引图像而摄影的同时，将墙面图像分割摄影得到详细的图像。具体图像利用索引图像的 对应点而标定，以索引图像为基准而合成，另外，以索引图像为基准，调整亮度、色调。专利文献专利文献1 日本特开2000-182059号公报

发明内容
但是，在上述采用UCD的摄影中，在采用多个CCD和镜头，即多个照相机，对对象区 域进行分割摄影时，将该多个照相机收敛在单一的焦点，犹如一台的模拟航空照相机那样 使用，由此，存在要求极精密的照相机调整的缺点。特别是利用飞机等的移动的平台的摄影 中，存在因气流等的环境条件，无法充分满足上述要求的情况。另外，在像上述那样，以单一照相机焦点对较广范围的对象区域进行摄影的情况 下，特别是在摄影距离极大的高空的摄影中，在离开焦点的地方产生的畸变较大，另外，地 面分辨率也在对象区域的中心部和周边部有较大不同，由此，还存在像质缺乏均勻性的缺
点ο本发明是为了消除上述缺点而提出的，本发明的目的在于提供可使摄影较容易， 像质优良的正射影像图像的生成方法。另外，本发明的另一目的在于提供适合于利用该正 射影像图像的生成方法进行摄影的摄影装置。
按照本发明，上述目的通过下述方式实现，该方式为提供一种正射影像图像的生 成方法，其中，从飞机等的平台使俯角不同，并且以指定的地面分辨率为基准使焦点距离f 不同，对对象区域1进行分割摄影；接着，通过摄影重复区域4、4之间的匹配生成对象区域的全部区域的标高模型5， 该摄影重复区域4、4为根据各分割摄影图像2而生成的标高模型3之间的摄影重复区域， 采用该标高模型5的标高信息对各分割摄影图像2进行正射投影变换处理，生成对象区域 1的全部区域的正射影像图像。在从飞机等的平台，使俯角不同，对较广区域的对象区域1进行分割摄影的本发 明中，各摄影按照使焦点距离f不同，以便满足指定的地面分辨率的方式进行。于是，没有 必要进行将焦点收敛在一点为目的的多个照相机的精密的调整，摄影所采用的各照相机按 照某种程度保持与摄影区域相对应的摄影姿态即可，由此，可较容易地进行摄影。另外，通 过焦点距离f的调整，各分割摄影图像2具有指定的地面分辨率，由此，可使下述较广区域 的摄影图像的像质比上述已有例更均勻，并且可极大地提高该像质，该较广区域的摄影图 像覆盖将多个分割摄影图像2、2、……组合而生成的对象区域1的全部区域。另外，一般情况下，中心投影的摄影图像可通过以摄影时的焦点为原点的坐标系 统表示。在像上述那样，采用相同焦点的多个数字照相机的上述UCD中，具有下述的优点， 即，通过只调整围绕相应的坐标轴的旋转、比例尺，可使包括分割摄影图像、作为基于它而 生成的数值的标高信息的标高模型之间良好地匹配。另外，按照该方式，还可照原样沿用采 用模拟航空照相机时的过去的匹配方法。相对该情况，本发明灵活使用了下述的方式，即， 在摄影距离极大的航空照相机等的情况，即使在分割摄影图像之间使焦点距离f稍微不同 的情况下，仍调整基于各分割摄影图像而生成的上述标高模型3，即，所谓的数值地形模型 (Digital Terrain Model)、数值表层模型(Digital Surface Model)而使其匹配，由此，可 维持适宜的精度。本发明提出不过是再现模拟照相机的不同于过去例的新的匹配方法。另外，在进行作为上述摄影的彩色摄影的情况，可消除全色锐化处理造成的辐射 测量分辨率的劣化，可获得地面分辨率和色彩深度的平衡的正射影像图像。另外，可通过省 略全色锐化处理，进一步提高作业效率。此外，在相对上述平台的俯角不同的摄影中，在按照包括平台正下方向的方式进 行摄影的情况，可获得更接近正射投影的图像，由此，可获得精度高的摄影图像、以及基于 该摄影图像的精度高的标高模型5。在该情况，针对对象区域1的正下方向以外的标高模型 3，以正下方向的标高模型3为基准而清除，进行对位，即，根据正下的部分依次沿向外方向 扩张，在此情况，可进一步提高对象区域全部区域的标高模型5的精度。还有，上述标高模型3、3之间的匹配可具体通过下述的方式进行，该方式为在相 对平台的俯角不同的分割摄影图像之间，设置适合的摄影重复区域4，在该摄影重复区域4 间谋求匹配。标高模型3、3之间的匹配利用为标高模型3提供标高信息的地面基准点而进 行，并且还在摄影重复区域4内设定网格，按照该网格的单元格6单元而进行。如上所述， 使基于焦点距离f的不同的分割摄影图像而生成的标高模型3、3之间匹配的本发明中，对 应于这样的单元格6的单元的坐标，进行多个单元格6、6、……单元等的各单元格6、6之间 的最佳的对位，由此，最好采用最小二乘法。因焦点距离f不同，在标高模型3、3之间产生 的较差产生在平面方向上，也产生在高度方向上，由此，最好，可同时在纵、横、高度方向谋求较差的调整，但是，在从上空对地表进行摄影的情况，在高度方向产生的明显较差占大部 分，由此，也可通过仅仅沿高度方向谋求调整，提高较差的纠正效率。另外，在以上的正射影像图像的生成中，可采用下述的摄影装置，其通过多个照相 机7、7、……，从上方将对象区域1分割，进行摄影，该摄影装置包括保持在朝向正下方向的姿态的正俯视照相机7A ；保持在朝向斜下方向的姿态的斜视照相机7B ；斜视照相机设定部8，其按照相对正下方向的姿态的倾斜角度，以与正俯视照相机 7A所拍摄对象的分辨率基本一致的方式设定斜视照相目机7B的焦点距离f’。最好，在基于因摄影的对象区域1的面积、地形等改变飞机等的飞行高度的航空 照片的正射影像图像的生成中，最好，采用相对飞行高度的变更的摄影条件的设定变更容 易的摄影装置。使地面分辨率均勻的来自对象区域1的上方、上空的分割摄影，在确定沿上 述平台正下方向进行摄影的正俯视照相机7A的焦点距离f的情况，根据沿其它的方向，即， 从平台对指定角度的斜下方向进行摄影的斜视照相机7B的焦点距离f’也通过其俯角唯一 地确定。考虑这一情况，在本发明中，针对上述斜视照相机7B的焦点距离f ’，设置对应于正 俯视照相机7A的焦点距离f而设定的斜视照相机设定部8，减少伴随飞行高度的变更的多 个照相机7、7、……之间的调整作业。像根据以上的说明而知道的那样，由于按照本发明，可提供使摄影较容易，像质优 良的正射影像图像的生成方法，故可更有效地进行地形图的制作、照片图的获得。另外，通 过提供适合于利用上述正射影像图像的生成方法进行摄影的摄影装置，可极大地提高摄影 时的作业效率。


图1为表示摄影装置和采用该摄影装置的摄影状况的图；图2为表示正射影像图像的生成方法的概要的图，图2 (a)为说明摄影时的焦点距 离和摄影距离之间的关系等的图，图2(b)为正射影像图像生成装置的方框图；图3为说明对象区域的摄影状况的图；图4为说明生成与各照相机的摄影图像相对应的矩形的标高模型的步骤的图；图5为说明使根据各照相机的摄影图像而生成的标高模型之间匹配的步骤的图；图6为说明采用对象区域的全部区域的标高模型对沿飞行方向生成较长尺寸的 矩形的摄影图像进行正射投影变换处理的状况的图；图7为说明正射投影变换处理步骤的图像补偿的图；图8为说明沿飞行方向生成较长尺寸的矩形的摄影图像的正射影像图像，和对象 区域的全部区域的正射影像图像的图；图9为表示正射影像图像的生成步骤的图。
具体实施例方式图1表示对象区域1的分割摄影的概要。在本实施方式中，采用数字照相机7，从 图中未表示的上空的飞机(平台)获得极宽范围的对象区域1的正射影像图像，该正射影 像图像是将对地表的较广区域的对象区域1进行分割摄影的多个分割摄影图像2进行合成等的处理而生成。按照可通过一次的飞行，对对象区域1的全部区域进行摄影的方式，在飞 机中，像图1(a)所示的那样，搭载有摄影装置A，该摄影装置A沿与飞行方向相垂直的方向， 将分割摄影图像复合，对较广范围进行摄影。该摄影装置A包括对飞机的正下方进行摄影的正俯视照相机7A ；对斜下方进行摄 影的斜视照相机7B。在本实施方式中，通过4台斜视照相机7B，沿与飞行方向相垂直的方 向，将正俯视照相机7A的摄影范围进行放大，共计5台的照相机7的摄影范围沿与飞行方 向相垂直的方向基本呈带状进行复合。在各照相机7的摄影范围内，具有与该照相机7邻 接的摄影范围的另一照相机7的摄影范围一部分重合，设定生成摄影重复区域4的比如全 宽的30%等的旁向重叠(sidelap)率Rs，像补充说明的那样，用于根据分割摄影图像2而 生成的标高模型3、3之间的对位。作为各照相机7，采用比如，有效像素数约为2000万，表 现力优良，搭载有作为成像元件的CMOS的价格较低的canon株式会社的商品名“EOS-lDs Mark III”的照相机。另外，在上述摄影装置A中，设置保持各照相机7的摄影姿态，即，将相对飞机的俯 角保持一定的姿态保持部11 ；控制焦点距离f的焦点距离设定部(斜视照相机设定部8)。 各照相机7通过作为照相机支架等构成的姿态保持部11保持摄影姿态、以及各照相机7之 间的相对位置。另外，可针对斜视照相机7B，改变为任意的摄影姿态。焦点距离设定部8通过比如，与各照相机7连接的可移动型的计算机等构成，通过 在该计算机中运行的程序，对各照相机7的焦点距离f进行设定、控制。另外，可通过与上 述姿态保持部11连接，设置于该姿态保持部11上的图中未示出的传感器，对各照相机7的 摄影姿态进行检测。该焦点距离设定部8按照通过上述姿态保持部11获得的各斜视照相 机7B的摄影姿态，更具体地说，通过各斜视照相机7B相对摄影姿态的正下方向的倾斜角度 和在正俯视照相机7A中设定的焦点距离f，在各斜视照相机7B中设定焦点距离f ’，该焦点 距离f’实现与正俯视照相机7A的摄影的地面分辨率基本一致的地面分辨率。S卩，通过将摄影的对象区域视为平面，通过相对与该平面平行地飞行的飞机的俯 角，对比如各斜视照相机7B相对正俯视照相机7A的相对摄影距离的比例进行运算。根据 该比例和在正俯视照相机7A中设定的焦点距离f，针对各斜视照相机7B，设定可获得与正 俯视照相机7A相同的地面分辨率的焦点距离f’。图2(a)以示意方式表示正俯视照相机 7A和具有与其邻接的摄影范围的1台斜视照相机7B之间的关系，斜视照相机7B的摄影距 离D’以斜视照相机7B的镜头的主点12与作为对象区域1的摄影范围的中心点的摄影主 点13之间的距离为基准而确定。另外，图2(a)中的标号14表示正俯视照相机7A的镜头， 标号15表示其主点，标号16表示焦点，标号17表示正俯视照相机7A的摄影主点，符号D 表示正俯视照相机7A的摄影距离，标号18表示斜视照相机7B的镜头，标号19表示焦点。 另外，在该图中表示坐标系统的轴线方向的箭头表示基于相应的照相机7A、7B的摄影姿态 的坐标系统的轴线方向。另外，斜视照相机7B伴随焦点距离f’的改变，调整像角，由此，维 持指定的摄影范围。具体来说，比如，在后述的摄影计划的立案阶段(图9中的S 1)，确定飞机的飞行 高度，由此，确定图2(a)所示的正俯视照相机7A的摄影距离D。如果确定摄影距离D，则根 据所希望的地面分辨率，确定正俯视照相机7A的焦点距离f、像角。如果假定斜视照相机 7B位于与正俯视照相机7A相同的位置，则可根据像这样确定的正俯视照相机7A的像角，以
6上述旁向重叠率Rs为基准，确定针对斜视照相机7B的摄影角度、像角。另外，如上所述，确 定斜视照相机7B的摄影角度，则斜视照相机7B的摄影距离D’可根据正俯视照相机7A的 摄影距离D，采用三角形函数而计算。如果像这样，确定摄影距离D’，则根据所希望的地面 分辨率，也可确定斜视照相机7B的焦点距离f’。在构成上述焦点距离设定部8的计算机中，比如，设置摄影距离D(D’)和焦点距离 f(f')对应于地面分辨率而相互关联的表格、正俯视照相机7A的焦点距离f和斜视照相机 7B的摄影角度对应于旁向重叠率Rs而相互关联的表格等。预先设定地面分辨率、旁向重叠 率Rs，在此基础上，输入作为上述摄影距离D的飞行高度，此时，采用这些表格，对正俯视照 相机7A和斜视照相机7B的焦点距离f、f'、斜视照相机7B的摄影角度进行运算。根据该 运算结果，在正俯视照相机7A和斜视照相机7B中设定焦点距离f、f’。然后，可按照已运 算的摄影角度改变斜视照相机7B的摄影姿态即可，比如，在可通过姿态保持部11控制斜视 照相机7B的摄影姿态的情况，可从焦点距离设定部8向姿态保持部11输出将斜视照相机 7B变为指定的摄影角度的摄影姿态的命令。如果使搭载有以上的摄影装置A的飞机沿图1(b)中的空白箭头所示的方向飞行， 在该箭头上的空白的点所示的位置，即，按照指定位置间隔而进行摄影，则像该图所示的那 样，通过一次的飞行，可针对较宽的范围，通过多个摄影图像进行覆盖(图9中的S2)。另 外，该图中的符号Ro为在各照相机7的飞行方向的摄影图像之间设定的，比如60%的前向 重叠率，由此，对象区域1在全部区域中被重复地摄影。另外，通过在搭载有以上的摄影装 置A的飞机中，搭载GPS和IMU (惯性测量单元)，可记录摄影时的照相机7的位置和姿态 (滚动角ω，俯仰角Φ，偏航角κ)，获得各分割摄影图像2的外部标定要素。另外，在采用上述摄影装置Α、飞机的摄影时，预先制定对应于摄影的对象区域 1的面积等的飞机的航线、与其相对应的上述各照相机7的焦点距离f等的设定的计划 (图9中的Si)。此外，在对象区域1，通过基准点测量，设置预先测定平面位置和标高的 GCP20 (Ground Control Point，地面基准点)。图3 (a)表示对象区域1的一个例子，标号 21表示高架道路，标号22表示建筑物，双点划线为摄影装置A的5台照相机7的单次的摄 影范围。在随着飞机的飞行而依次获得的摄影图像中，为了便于理解，图3(b)表示在双点 划线处，正俯视照相机7A的仅仅一部分的分割摄影图像2’的范围在对象区域1重叠，另外， 各分割摄影图像2’的范围沿飞行方向的垂直方向稍微错开。图4(a)为图3(b)的主要部 分的放大图。像上述那样，沿飞行方向，按照指定的前向重叠率Ro，生成摄影重复区域4。此外，下面为了便于理解，在给出本发明的处理流程的同时进行说明，但是，实际 上，并不要求例举那样的图形处理，而仅仅通过对分割摄影图像2的运算进行处理。另外， 在下面给出的方法中，可通过记录在下面给出的流程的程序动作的计算机进行自动处理。 图2(b)表示作为正射影像图像生成装置B而构成的计算机的方框图。正射影像图像生成装置B包括由摄影图像输入部23a、摄影条件输入部23b与地 面基准点位置数据输入部23c形成的输入部23 ；运算部24。将采用上述方法拍摄的摄影图 像输入到摄影图像输入部23a中，基于摄影时的GPS、IMU的照相机位置和照相机姿态的信 息输入到摄影条件输入部23b中，GCP20的位置信息输入到地面基准点位置数据输入部23c 中。
运算部24包括标定点设定部24a ；标高模型生成部24b ；标高模型间匹配部24c ； 正射投影变换处理部24d;拼接(mosaic)处理部24e。如上所述，输入到摄影图像输入部 23a中的分割摄影图像2首先，通过标定点设定部24a将拍摄成2幅以上的分割摄影图像2 的适合的区域作为标定点25而抽取。该标定点25的抽取用作焦点距离f限于同一照相机 7的分割摄影图像2、2之间，即，使沿飞行方向并列的分割摄影图像2、2之间的相对位置相 互关联的处理。在上述图4(a)中，标定点25通过黑圆点表示。标高模型生成部24b根据像上述那样，沿飞行方向，构成一系列的矩形的多个摄 影图像；如上所述，输入到摄影条件输入部23b中的相应的分割摄影图像2所对应的照相 机位置和照相机姿态的信息；在分割摄影图像2中显示的，像上述那样，输入到摄影条件输 入部23b中的GCP20的位置信息，生成与上述摄影图像相同的矩形领域的D SM3 (Digital Surface Model，标高模型)(图9中的S 3)。DSM3的生成可通过比如上述重叠率Ro，按照 利用波及对象区域1的整个区域的摄影重复区域4的立体匹配而进行，在该立体匹配时，通 过利用生成摄影重复区域4的相互的照相机7、7的照相机位置和照相机姿态的信息，可提 高匹配的精度，另外，通过利用GCP20的位置信息，可使通过匹配生成的立体模型具有位置 信息。图4 (a)通过白图表示GCP20，表示在图4(b)中生成的矩形区域的DSM3。像这样生成的与5台照相机7相对应的5个矩形区域的DSM3通过标高模型间匹 配部24c进行匹配(图9中的S4)。由此，生成波及较广区域的对象区域1的整个区域的D SM5。标高模型间匹配部24c利用邻接的矩形区域的DSM3之间的重复区域，即，基于上述旁 向重叠率Rs，沿飞行方向的垂直方向产生的摄影重复区域4进行邻接的矩形区域的DSM3、 3之间的匹配。图5(a)概略地仅仅示出覆盖对象区域1的中间部分的矩形区域的DSM3 ；上 述图4(b)中的与该中间部分的DSM3的右侧邻接的矩形区域的DSM3’。该DSM3、3’之间的匹配通过下述的方式进行，该方式为针对矩形区域的D SM3， 3’之间的重复区域4、以及GCP20的附近等，设定比如5m间隔等的网格，针对在该网格的 DSM3、3’之间相互对应的各单元格6的坐标值，在D SM3、3’之间进行近似调整。图5 (b)表 示针对上述的图5(a)的2个矩形区域的DSM3、3’，在全部区域设定网格时的主要部分的放 大图。另外，像这样，使单元格6的面积大于摄影图像的像素的情况，针对各单元格6的坐 标值，可采用比如该单元格6的中间部的像素的坐标值。像图5(b)所示的那样，目前，属于作为近似调整对象的DSM3、3’之间的重复区域 4的单元格6中的一个D SM的单元格为6A，另一 DSM的单元格为6B。考虑到工作效率，仅 仅针对高度方向，即标高方向进行近似调整的本实施方式中，假定在各个单元格6A、6B的 坐标值为(kXi，kYi，kZi)时，变换后的 Z 坐标 kZi 满足 KZi，= kZi+ka+kb · kXi+kc · kYi 的一次多项式的调整式。k表示进程(course)号码，i表示单元格号码。在这里，ka、kb、 kc为未知数。具体来说，根据上述调整式，计算满足kZi+ka+kb · kXi+kc · kYi = k+lZi+k+la+k+lb · k+lXi+k+lc · k+IYi的方程式的a、b、c，由此，进行近似调整。其中以 kXi = k+lXi，kYi = k+IYi为条件。针对属于上述的矩形区域的DSM3、3，间的重复区域4 等的全部的单元格6、6……，进行以上的近似调整，将DSM3、3’间的重复区域4校准，另外， 通过该校准调整D SM3、3’之间的位置关系。另外，针对上述GCP20的附近的单元格6，坐标 值的可靠性高，由此，最好与属于以上的重复区域4的单元格6的校准相比较，进行权重处理、谋求调整。另外，以上的矩形区域的DSM3、3’之间的匹配，首先，在基于可靠性更高的正俯视 照相机7A的分割摄影图像的D SM3、以对象区域1中的与该正俯视照相机7A的摄影范围邻 接的区域作为摄影范围的斜视照相机7B的分割摄影图像的DSM3’之间进行。然后，如果进 一步还像这样，对下述的DSM与DSM3之间进行匹配，由此，可进一步提高可靠性。该D SM 为矩形区域D SM3、3’进行匹配的DSM;该DSM3为基于从正俯视照相机7A的摄影范围，进 一步离开的其他的斜视照相机7B的分割摄影图像2的DSM3。像上述那样，对矩形区域的多个D SM3、3’……进行匹配，图6(a)表示波及已获得 的对象区域1的全部区域的较广范围的DSM5。然后，上述运算部24使通过正射投影变换处 理部24d呈上述矩形的多个摄影图像，即，通过标定点25使沿单一照相机7的飞行方向的 分割摄影图像2相互关联的部分，利用以上的较宽范围的DSM5，依次进行正射投影变换处 理(图9的S5)。图6 (a)针对通过标定点25，使通过正俯视照相机7A拍摄的各分割摄影 图像2相关的矩形的摄影图像，按照重合于上述DSM5中的方式通过双点划线而表示。正射投影变换处理部24d由适合的市场上销售的正射变换软件构成，通过各照相 机7而按照中心投影进行拍摄的摄影图像变换为正射投影。针对在该正射变换时，像图 6 (b)列举表示的那样，照相机7’的摄影时的光路通过位于对象区域1的较高的建筑物等而 遮挡，图7所示的白圈的坐标作为黑圈的坐标而识别的，即位置信息没有正确地反映在摄 影图像中的情况下，利用上述D SM5的标高信息进行补偿。该补偿可通过下述的方式进行， 该方式为像图7所示的那样，根据通过上述IMU、姿态保持部11等指定的光路的倾斜角度 Θ、通过D SM5指定的构造物的高度h，采用三角函数。图8(a)表示以上的正射投影变换处理部24d的处理后的摄影图像。在该状态，摄 影图像呈与沿上述相同的各照相机7的飞行方向连续的摄影范围相对应的矩形，在矩形的 各摄影图像中，生成基于上述旁向重叠率Rs的摄影重复区域4。这些矩形的摄影图像通过 由适合的拼接软件构成的拼接处理部24e，利用摄影重复区域4而连接(图9中的S6)。由 此，像图8(b)所示的那样，生成对象区域1的全部区域集为一体的较广区域的正射影像图 像。该正射影像图像可从正射影像图像生成装置B的输出部26而输出。另外，以上，给出可在单次的飞行中，对对象区域1的全部区域进行拍摄的情况， 但是，在分成多个进程(course)而进行摄影的情况下，在各进程之间进行对位而合成，由 此，可同样地获得对象区域1的全部区域的正射影像图像。在此情况，也可通过拼接处理部 24e将各进程的摄影图像合成，生成波及对象区域1的全部区域的正射影像图像，但是，如 果在采用GCP20、标定点25生成DSM3的前阶段将进程之间合成，则可进一步提高对象区域 1的全部区域的DSM5的精度。而且，可进一步提高所生成的对象区域1的全部区域的正射 影像图像的精度。此外，以上记载中，关于通过单一的正俯视照相机7A和多个斜视照相机7B呈带状 复合而摄影的摄影图像，示出了在通过GPS获得位置信息的指定飞行位置而获得的情况， 但是，比如还可按照下述方式进行摄影，该方式为改变斜视照相机7B的摄影姿态等，通过 斜视照相机7B的摄影范围，包围正俯视照相机7A的摄影范围的周围。在此情况，可将通过 各照相机7的摄影图像复合，获得较大的矩形的摄影图像。还有，如果按照摄影装置A的斜视照相机7B的配置沿飞机的飞行方向与正俯视照相机7A并列的方式，对应于飞行速度使各照相机7的摄影时刻不同，使正俯视照相机7A和 斜视照相机7B的摄影地点为相同位置，则还可进一步提高DSM3的精度。产业上的利用可能性本发明，主要应用于制作地形图，或在灵活使用作为照片图的正射影像图像时，可 使其摄影较容易，另外，也可获得像质优良的图像。标号说明
标号1表示对象区域；
标号2表示分割摄影图像；
标号3表示根据各摄影图像而生成的标高模型
标号4表示摄影重复区域；
标号5表示对象区域的全部区域的标高模型；
标号6表示单元格；
标号7表示照相机；
标号7A表示正俯视照相机；
标号7B表示斜视照相机；
标号8表示斜视照相机设定部；
标号f表示焦点距离。
权利要求
一种正射影像图像的生成方法，其中，从飞机等的平台使俯角不同，并且以指定的地面分辨率为基准使焦点距离不同，对对象区域进行分割摄影；接着，通过摄影重复区域之间的匹配生成对象区域的全部区域的标高模型，该摄影重复区域为根据各分割摄影图像而生成的标高模型之间的摄影重复区域，采用该标高模型的标高信息，对各分割摄影图像进行正射投影变换处理，生成对象区域的全部区域的正射影像图像。
2.根据权利要求1所述的正射影像图像的生成方法，其中上述分割摄影对搭载于飞机上的多台具有不同俯角的照相机，分别设定使地面分辨率 相同的焦点距离；上述对象区域全部区域的标高模型的生成根据摄影位置信息和摄影姿态信息、设定于 对象区域内摄影得到的GCP的位置信息，由各分割摄影图像生成多个标高模型，然后对相 应的坐标值进行近似调整，使标高模型之间匹配，上述摄影位置信息和摄影姿态信息来自 搭载于上述飞机上的GP S以及IMU而获得的照相机的摄影位置信息和摄影姿态信息；上述正射影像图像的生成方法为根据对象区域的全部区域的标高模型的标高信息、 上述摄影位置信息、摄影姿态信息与GCP的位置信息，对各摄影图像进行正射变换，然后通 过拼接处理而将其连接。
3.根据权利要求1所述的正射影像图像的生成方法，其中，进行采用上述摄影方法的 彩色摄影，获得地面分辨率和色彩深度保持平衡的正射影像图像。
4.根据权利要求1所述的正射影像图像的生成方法，其中，上述分割摄影包括平台正 下方向的摄影；以正下方向的摄影图像的标高模型为基准，将基于另外方向的摄影图像的标高模型进 行对位，使标高模型之间进行匹配。
5.根据权利要求1所述的正射影像图像的生成方法，其中，在上述摄影重复区域设定 网格，以网格的多个单元为单位使标高模型之间的标准值的差的平方和为最小的方式而进 行匹配处理。
6.一种摄影装置，其通过多个照相机，从上方将对象区域分割、摄影，该摄影装置包括保持在朝向正下方向的姿态的正俯视照相机；保持在朝向斜下方向的姿态的斜视照相机；斜视照相机设定部，按照相对正下方向的姿态的倾斜角度，以与正俯视照相机所拍摄 对象的分辨率基本一致的方式设定斜视照相机的焦点距离。
7.根据权利要求6所述的摄影装置，其中，该装置包括保持上述正俯视照相机和斜视 照相机的姿态的姿态保持部；上述斜视照相机设定部根据相对斜视照相机的摄影方向的正下方向的倾斜角度，预测 斜视照相机的摄影距离相对正俯视照相机的摄影距离的比例，计算获得与在正俯视照相机 中预定的焦点距离的地面分辨率相对应的地面分辨率的斜视照相机的焦点距离。
全文摘要
本发明涉及正射影像图像的生成方法以及摄影装置，主要为了制作地形图，或在灵活使用作为照片图的正射影像图像时使用。本发明的目的在于提供可使摄影较容易，像质优良的正射影像图像的生成方法。另外，本发明的目的在于提供适合于采用上述正射影像图像的生成方法进行摄影的摄影装置。从飞机等的平台通过改变俯角，并且以指定的地面分辨率为基准改变焦点距离(f、f’)，对对象区域(1)进行分割摄影；接着，通过根据各分割摄影图像(2)而生成的标高模型(3、3)之间的摄影重复区域(4)之间的匹配，生成对象区域(1)的全部区域的标高模型(5)，采用该标高模型(5)的标高信息，对各分割摄影图像(2)进行正射投影变换处理，生成对象区域的全部区域的正射影像图像。
文档编号G06T1/00GK101919235SQ200980102630
公开日2010年12月15日 申请日期2009年1月21日 优先权日2008年1月21日
发明者橘菊生, 笹川正 申请人:株式会社博思科