專利名稱：用于三維地形數(shù)據(jù)的精度提升設備、用于三維地形數(shù)據(jù)的精度提升方法及其記錄介質(zhì)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于三維地形數(shù)據(jù)的精度提升設備、用于三維地形數(shù)據(jù)的精度提升方法及其記錄介質(zhì)，其用于去除作為三維信息計算中的立體匹配誤差的結果的出現(xiàn)在三維地形數(shù)據(jù)的水域(water region)中的噪聲。
背景技術：
已知用于通過利用從不同視點拍攝的相同地點的兩個立體照片集合來創(chuàng)建三維地形數(shù)據(jù)的技術(例如，專利文獻I)。更具體地，在這種技術中，首先，針對一個照片中的每個點，在立體對的另一照片中搜索代表相同地面點的對應點。然后，基于第一照片中的點和立體對的第二照片中的對應點之間的視差來計算點的海拔高度(altitude)(海拔高度信息)。針對每個點計算海拔高度(海拔高度信息)，以創(chuàng)建立體對中所示的整個重疊區(qū)域的 三維地形數(shù)據(jù)。此處，例如利用區(qū)域相關方法來搜索對應點，其中，針對一個照片中的點，當其與立體對中的另一照片的點的相似水平(依照周圍亮度分布和/或周圍顏色分布)相等或大于給定值時，該立體對中的另一照片的點被標識為對應點?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :未審查的日本專利申請Kokoku公開No. H8-16930

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題通過以上創(chuàng)建三維地形數(shù)據(jù)的技術，地面上的特征點的正確的對應點可例如利用基于區(qū)域相關的立體匹配方法被提取出來，該正確的對應點在其周圍帶有空間亮度變化和/或顏色變化，例如，人行橫道處的白線的一端。但是，諸如海洋、湖、池塘和河流之類的水域在水面上具有特殊的紋理，這導致如下情形水面上的點的正確的對應點有時不被提取。這是因為水域內(nèi)的每個局部區(qū)域具有非常類似的空間亮度和/或顏色變化模式。例如，基于區(qū)域相關方法，針對一個照片中的一個點，依照周圍空間亮度輪廓和/或周圍顏色分布，在另一照片中的一個或多個點帶有等于或高于給定閾值的相似水平。因此，其并不確保精確的對應點被正確地提取。出于該原因，在后續(xù)處理中獲得了錯誤的視差和海拔高度。這被稱為上述三維信息計算中的立體匹配誤差。因此，在三維地形數(shù)據(jù)的水域中存在海拔高度噪聲。本發(fā)明的目的是通過去除出現(xiàn)在三維地形數(shù)據(jù)的水域中的噪聲來提升三維地形數(shù)據(jù)的精度。用于解決問題的手段
為了達到以上目的，根據(jù)本發(fā)明的第一示例性方面的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備為一種三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備，所述三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的、在三維地形數(shù)據(jù)的水域中出現(xiàn)的噪聲，包括判定單元，所述判定單元判定在輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否存在任何水域；水域指定單元，所述水域指定單元指定任意一個水域的范圍；特征提取單元，所述特征提取單元通過在所述三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值；分割單元，所述分割單元通過將所指定的水域內(nèi)的所提取的特征值用作水域判定參考值來將所述三維地形數(shù)據(jù)中的點分割成候選水域和非水域，所述分割單元比較所述三 維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值和所述水域判定參考值，并且如果差值等于或小于給定閾值，則判定所述點屬于所述候選水域，否則，則判定所述點屬于所述非水域；水域提取單元，所述水域提取單元基于所述分割單元的結果來將所述候選水域中具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分提取為水域；以及平面創(chuàng)建單元，所述平面創(chuàng)建單元利用鄰近所述水域提取單元所提取的水域的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建接合至所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面來替代所述水域提取單元所提取的水域。為了達到以上目的，根據(jù)本發(fā)明的第二示例性方面的三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法是一種三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法，所述三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的、在三維地形數(shù)據(jù)的水域中出現(xiàn)的噪聲，包括判定步驟，所述判定步驟判定在輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否存在任何水域；水域指定步驟，所述水域指定步驟指定任意一個水域的范圍；特征提取步驟，所述特征提取步驟通過在所述三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值；分割步驟，所述分割步驟通過將所指定的水域內(nèi)的所提取的特征值用作水域判定參考值來將所述三維地形數(shù)據(jù)中的點分割成候選水域和非水域，所述分割步驟比較所述三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值和所述水域判定參考值，并且如果差值等于或小于給定閾值，則判定所述點屬于所述候選水域，否則，則判定所述點屬于所述非水域；水域提取步驟，所述水域提取步驟基于所述分割步驟的結果來將所述候選水域中具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分提取為水域；以及平面創(chuàng)建步驟，所述平面創(chuàng)建步驟利用鄰近所述水域提取步驟所提取的水域的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建接合至所述水域提取步驟所提取的每個水域的邊界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面來替代所述水域提取步驟所提取的水域。為了達到以上目的，根據(jù)本發(fā)明的第三示例性方面的記錄了程序的計算機可讀記錄介質(zhì)記錄了允許計算機去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的、在三維地形數(shù)據(jù)的水域中出現(xiàn)的噪聲的程序，所述計算機用作判定單元，所述判定單元判定在輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否存在任何水域；水域指定單元，所述水域指定單元指定任意一個水域的范圍；特征提取單元，所述特征提取單元通過在所述三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值；分割單元，所述分割單元通過將所指定的水域內(nèi)的所提取的特征值用作水域判定參考值來將所述三維地形數(shù)據(jù)中的點分割成候選水域和非水域，所述分割單元比較所述三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值和所述水域判定參考值，并且如果差值等于或小于給定閾值，則判定所述點屬于所述候選水域，否則，則判定所述點屬于所述非水域；水域提取單元，所述水域提取單元基于所述分割單元的結果來將所述候選水域中具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分提取為水域；以及 平面創(chuàng)建單元，所述平面創(chuàng)建單元利用鄰近所述水域提取單元所提取的水域的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建接合至所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面來替代所述水域提取單元所提取的水域。本發(fā)明的效果本發(fā)明可通過提取包括從立體照片所構造的三維地形數(shù)據(jù)中的顯著噪聲的區(qū)域并用平滑平面來替換有噪聲的水域，來創(chuàng)建極其精確的三維地形數(shù)據(jù)。


圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備的框圖；圖2是示出了三維地形數(shù)據(jù)的示例性示圖；圖3(a)和圖3(b)是示出了指定水域范圍的方法的示圖；圖4(a)和圖4(b)是用于通過分割單元和水域提取單元來說明示例性處理的示圖圖4(a)示出了提取相連接的組分的結果，該相連接的組分由屬于候選水域的點構成，而圖4(b)示出了去除其面積低于某給定閾值的候選水域的小的相連接組分并且還去除圖4(a)中所示的候選水域的剩余相連接的組分內(nèi)的小的非水域的結果；圖5是用于說明水域邊界的擴展的示圖；圖6是用于說明三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備的操作的流程圖；以及圖7是示出了用于利用計算機來實現(xiàn)三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備的示例性物理配置的框圖。
具體實施例方式基于示圖，將詳細描述本發(fā)明的實施例。根據(jù)本實施例的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10包括數(shù)據(jù)輸入單元11、判定單元12、水域指定單元13、特征提取單元14、分割單元15、水域提取單元16、平面創(chuàng)建單元17、包括顯示器等的顯示單元18、以及包括鼠標和/或鍵盤的命令輸入單元19。數(shù)據(jù)輸入單元11接收從外部設備輸入的三維地形數(shù)據(jù)。該三維地形數(shù)據(jù)是軟件的輸出數(shù)據(jù)，該軟件例如通過立體匹配技術來從立體航空照片創(chuàng)建三維地形數(shù)據(jù)。圖2是示出了三維地形數(shù)據(jù)的示例性示圖。圖2中所示的三維地形數(shù)據(jù)包括多個孤立的水域41、多山的區(qū)域42和諸如建筑物和房屋之類的建筑結構43。三維地形數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)輸入單元11輸入并被顯示在顯示單元18上。通過在顯示單元18上顯示三維地形數(shù)據(jù)，用戶知曉三維地形數(shù)據(jù)中是否包含任何水域41。如果在三維地形數(shù)據(jù)中包含了任意水域41，則用戶通過命令輸入單元19來進行輸入操作，該操作指示三維地形數(shù)據(jù)中包含了水域41。然后，圖I中所示的判定單元12判定在三維地形數(shù)據(jù)中存在某些水域41。相反地，如果三維地形數(shù)據(jù)中不包含水域41，則用戶通過命令輸入單元19來執(zhí)行輸入操作，該操作指示三維地形數(shù)據(jù)中不包含水域41。然后，判定單元12判定在三維地形數(shù)據(jù)中沒有水域41。 判定單元12可從三維地形數(shù)據(jù)的特征中判定三維地形數(shù)據(jù)中師傅哦包含任意水域41，而非由用戶來進行指示水域41的存在/不存在的輸入操作。返回到圖I，在水域指定單元13中，水域41的范圍由用戶指定在從數(shù)據(jù)輸入單元11輸入的三維地形數(shù)據(jù)上。由用戶所指定的三維地形數(shù)據(jù)上的任意一個水域41的范圍被顯示在顯示單元18上。此處，在水域指定單元13中，用戶可指定圖3(a)中所示的沿著水域41的邊界的水域41的整個內(nèi)部區(qū)域，或可指定圖3(b)中所示的水域41的部分內(nèi)部區(qū)域。特征提取單元14基于三維地形數(shù)據(jù)在本區(qū)域中的海拔高度分布模式來提取水域指定單元13所指定的水域41的特征值，并且，將所提取的特征值發(fā)送到分割單元15。更具體地，特征提取單元14提取表示三維地形數(shù)據(jù)中的每部分的海拔高度分布模式的特征值。在三維地形數(shù)據(jù)中，包含噪聲的水域41具有不同于其他平滑變化的表面(諸如，多山區(qū)域和建筑結構)的特殊紋理模式。因此，特征提取單元14基于可將水域41從其他平滑表面區(qū)分出來的海拔高度紋理分布模式來提取特征值。另外，特征提取單元14可基于曲波變換(Curvelet transformation)的系數(shù)來提取包括若干統(tǒng)計數(shù)據(jù)的特征向量，時間_頻率特征和局部方向信息被從特征向量中獲取。分割單元15通過利用由特征提取單元14所提取的特征向量(特征值)來將三維地形數(shù)據(jù)分割成兩部分候選水域和非水域。為了分割區(qū)域，首先，特征提取單元14從用于已經(jīng)在水域指定單元13指定的任意一個水域41提取特征向量，該特征向量表示包含作為立體匹配誤差的結果的噪聲的區(qū)域的海拔高度分布模式。然后，分割單元15比較三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍中的每個點的特征向量和用戶所指定的水域41的特征向量。然后，分割單元15通過判定該點屬于候選水域(如果兩個向量之間的距離近似相等或小于給定值)或否則判定該點屬于非水域，來將三維地形數(shù)據(jù)分割成兩部分候選水域和非水域。水域提取單元16通過提取相連接的組分來提取水域，該相連接的組分包括屬于由分割單元15所判定的候選水域的點并帶有與給定閾值相同的或更寬的面積。更具體地，水域提取單元16首先通過連接屬于候選水域的點來提取相連接的區(qū)域。然后，水域提取單元16將具有與給定閾值相同的或更寬的面積的區(qū)域看作為所提取的相連接的組分中的候選水域。然后，如果候選水域包括小的非水域，該小的非水域的區(qū)域等于或小于周圍候選水域的區(qū)域的給定分數(shù)(例如，等于或低于1/20)，則水域提取單元16假定該小的非水域為噪聲并去除該小的非水域。換言之，水域提取單元16將小的非水域轉換成候選水域的一部分。平面創(chuàng)建單元17通過分析由水域提取單元16所提取的水域周圍的海拔高度來創(chuàng)建呈現(xiàn)精確海拔高度的平滑平面作為校正后的水面。以上處理使得可以減少噪聲的影響并獲得更加精確的三維地形數(shù)據(jù)。最后，處理后的候選水域被認可為更加精確的水域。圖4是示出了由分割單元15、水域提取單元16和平面創(chuàng)建單元17所進行的示例性處理的說明性示圖。首先，分割單元15將圖2中的三維地形數(shù)據(jù)分割成兩部分候選水域和非水域。然后，水域提取單元16從屬于候選水域的點中提取具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分，從而獲得了如圖4(a)中所示的四個區(qū)域41(a)、41(b)、41 (c)和41⑷。然后，水域提取單元16進一步將三個區(qū)域51 (a)至51 (c)提取為候選水域，因為在所獲得的區(qū)域41 (a)至41(d)中，其具有與給定閾值相同或更寬的面積。 然后，水域提取單元16從三個候選水域51 (a)至51(c)中去除小的非水域，從而如圖4(b)中所示，其內(nèi)部沒有非水域的區(qū)域61 (a)至61 (c)被提取為水域。然后，平面創(chuàng)建單元17分析由水域提取單元16所提取的水域61 (a)至61 (C)周圍的海拔高度，針對每一個創(chuàng)建呈現(xiàn)精確海拔高度的平滑平面作為校正后的水面，并且用每個校正后的水面來填充(補充)水域61 (a)至61 (C)。更具體地，平面創(chuàng)建單元17首先提取由水域提取單元16所檢測到的水域61 (a)至61 (c)的邊界。然后，由于匹配誤差，總在水域61 (a)至61 (c)內(nèi)出現(xiàn)噪聲，因此，還很可能在水域61(a)至61(c)的邊界上出現(xiàn)噪聲；因此，平面創(chuàng)建單元17基于邊界外的非水域的給定范圍的海拔高度來獲得校正后的水面系數(shù)(表示三維空間中的平面的平面的四個系數(shù))，而非分析邊界上的每個點的海拔高度。例如，平面創(chuàng)建單元17多次將邊界上的每個點移動到水域的向外方向上的給定距離處(類似于對擴展區(qū)域的處理)。此處，每個邊界點以平行于邊界的法線的方向被移動到該點處(區(qū)域被擴展)?？砂措A梯(按像素)來移動每個點(區(qū)域可被擴展)，例如，通過每次移動(每次擴展)三個像素。每當邊界上的點被移動時(區(qū)域被擴展)，對應于該點的新位置處的海拔高度被記錄，并且在給定次擴展之后，獲得了一系列海拔高度的數(shù)字值。然后，該一系列數(shù)字值的平均值被用作原始邊界點的正確的海拔高度。在以上處理中，通過利用邊界上的點的海拔高度，獲得了三維空間中的平面方程AX+BY+CZ = D的四個系數(shù)，該邊界上的點的海拔高度是用最小二乘法通過分析水域61(a)至61 (c)周圍的非水域的海拔高度而獲得的。換言之，計算了以上方程的平面系數(shù)A、B、C和D，該方程表示三維空間中的平面。然后，基于平面系數(shù)創(chuàng)建平面，并且用校正后的水面填充邊界的內(nèi)部區(qū)域。例如，如圖5中所示，在第一擴展之后，作為水域的邊界的曲線(a)被定位在曲線(al)處，在第二擴展之后，被定位在曲線(a2)處，在第三擴展之后，被定位在曲線(a3)處。在第一擴展之后，曲線(a)上的點P被定位在曲線(al)上的Pl處，在第二擴展之后，被定位在曲線(a2)的P2處，并且，在第三擴展之后，被定位在曲線(a3)的P3處。當用三維笛卡爾坐標(X，Y，Ζ)來表示點的坐標時,坐標Z表示每個點的海拔高度?？紤]到邊界上的噪聲的影響,平面創(chuàng)建單元17將Z(Pl)、Ζ(Ρ2)和Ζ(Ρ3)的平均值而非原始值Z (P)用作點P處的海拔高度，以用于創(chuàng)建平面。嚴格來講，由于波浪，水面不是平的。但是，即便將水面建模為三維地形數(shù)據(jù)中的平面，大概對地形分析的應用也沒有顯著影響。圖6是用于說明三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10的操作的流程圖。將參照圖6來描述三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10的操作。隨著三維地形數(shù)據(jù)被輸入到數(shù)據(jù)輸入單元11中，三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10開始圖6的流程圖中所示的一系列處理。在第一步驟SlOl中，判定單元12判定所輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否至少存在一個水域。如果至少存在一個水域(步驟SlOl ;是)，則執(zhí)行步驟S102的處理。如果沒有水域(步驟SlOl ;否)，則過程結束，沒有進一步的處理。圖2中所示的三維地形數(shù)據(jù)包括多個水域41、多山區(qū)域42和建筑結構43。因此，由于輸入了圖2的三維地形數(shù)據(jù)，判定單元·12判定存在某些水域(步驟SlOl ;是)。在步驟SlOl之后的步驟S102中，水域指定單元13在所輸入的三維地形數(shù)據(jù)中指定任意一個水域。此處，在步驟SlOl中用戶可以判定是否存在任意水域。另外，在步驟S102中，用戶可以指定任意水域的范圍。在步驟S102之后的步驟S103中，特征提取單元14提取特征向量(特征值)，該特征向量表示通過數(shù)據(jù)輸入單元11所輸入的三維地形數(shù)據(jù)中的每個點周圍的海拔高度分布模式。例如，特征提取單元14提取可用不同的海拔高度紋理分布模式來區(qū)分區(qū)域的海拔高度分布的特征向量。在步驟S103之后的步驟S104中，分割單元15比較三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征向量和步驟S103中所提取的所指定的水域的特征向量。然后，分割單元15通過判定每個點是屬于候選水域還是非水域來將三維地形數(shù)據(jù)分割成候選水域和非水域。更具體地，分割單元15通過判定一個點屬于候選區(qū)域(如果兩個向量之間的距離近似相等或小于給定值)或否則判定該點屬于非水域，來將三維地形數(shù)據(jù)分割成兩部分候選水域和非水域。在步驟S104之后的步驟S105中，水域提取單元16連接屬于候選水域的點，并且將具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分檢測為水域。更具體地，水域提取單元16首先提取相連接的組分，該相連接的組分通過連接屬于候選水域的點來定義。然后，水域提取單元16將具有與給定閾值相同的或更寬的面積的區(qū)域檢測為所提取的相連接的組分中的候選水域。在步驟S105之后的步驟S106中，平面創(chuàng)建單元17多次將每個水域的邊界向水域向外的方向擴展，并且獲得由移動邊界上的每個點所導致的新點(位置)處的海拔高度。然后，平面創(chuàng)建單元17通過將新點的海拔高度的平均值用作原始邊界點的海拔高度來創(chuàng)建校正后的平面，該校正后的平面表示水域的水平面，并且用校正后的平面來填充(補充)邊界內(nèi)的區(qū)域。如上所述，在本實施例中，三維地形數(shù)據(jù)基于表示海拔高度分布模式的特征向量而被分割成候選水域和非水域。然后，作為具有與給定閾值相同的或更寬的面積的相連接的組分的候選區(qū)域被提取為水域，該水域的邊界被向外擴展，并且基于水域周圍的非水域的海拔高度，水域的校正后的平面被創(chuàng)建。因此，水域的內(nèi)部被呈現(xiàn)為平滑平面。因此，三維地形數(shù)據(jù)的精度得到提升。此處，在本實施例中，如參照圖2或圖4所示的，在三維地形數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)存在三個水域。但是，這不是限制性的，并且，根據(jù)實際的地形，可存在一個或多個水域，或者可能沒有水域。另外，在本實施例中，當水域的邊界被向外擴展時，獲得了通過每個邊界像素所擴展的位置處的水域周圍的海拔高度信息，并且，從以上海拔高度信息計算了水域的校正后的平面的系數(shù)。這并不是限制性的，并且可使用抽樣點，例如，通過在邊界上設置相等間隔所獲得的點。在這種情形中，在抽樣間隔的某種限制下，還確保了精度，并且在相等間隔處使用抽樣點還提升了處理速度。因此，最終，還可以獲得水域的校正后的平面的系數(shù)并創(chuàng)建校正后的平面。另外，在本實施例中，水域的邊界被逐步向外擴展，每次擴展三個像素。這并不是限制性的，并且當水域周圍的海拔高度數(shù)據(jù)并不極大地變化并且三維地形數(shù)據(jù)具有極高的 分辨率時，邊界可被每次擴展四個或更多個像素，并且因此，相鄰像素之間的實際距離非常小,例如2厘米。另外，例如當水域周圍的海拔高度數(shù)據(jù)極大地變化或三維地形數(shù)據(jù)具有低分辨率時，邊界可被每次擴展兩個或更少的像素，并且因此，相鄰像素之間的實際距離較大，這意味著擴展一個像素會覆蓋寬范圍。另外，在本實施例中，如參照圖5所示，水域的邊界被向外擴展三次，并且邊界上的每個點處的海拔高度被從擴展的邊界曲線(al)至(a3)上的點的海拔高度計算出來。這并不是限制性的，并且當水域周圍的海拔高度數(shù)據(jù)并不極大地變化并且三維地形數(shù)據(jù)具有極高的分辨率時，邊界可被擴展四次或更多次，并且因此，相鄰像素之間的實際距離非常小，例如2厘米。另外，例如當水域周圍的海拔高度數(shù)據(jù)極大地變化或三維地形數(shù)據(jù)具有低分辨率時，邊界可被擴展兩次或更少次，并且因此，相鄰像素之間的實際距離較大，這意味著擴展一個像素會覆蓋寬范圍。另外，在本實施例中，三維地形數(shù)據(jù)是通過在一對立體航空照片上進行立體匹配所獲得的，該一對立體航空照片是通過從不同視角對相同地點進行拍攝所獲得的。這并不是限制性的，并且用于立體匹配的立體照片可以是通過對衛(wèi)星照片進行數(shù)字化所形成的圖像。另外，在本實施例中，基于曲波變換所創(chuàng)建的特征向量被用于描述三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的海拔高度分布模式。但是，這并不是限制性的，并且可使用例如小波變換的系數(shù)的任意其他相關方法。另外，本實施例的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10可通過通用計算機來實現(xiàn)。圖7是示出了用于利用計算機來實現(xiàn)三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10的示例性物理配置的框圖。如圖7中所示，由計算機實現(xiàn)的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10包括控制單元21、輸入/輸出單元22、顯示單元23、操作單元24、主存儲單元25和外部存儲單元26。輸入/輸出單元22、顯示單元23、操作單元24、主存儲單元25和外部存儲單元26都經(jīng)由內(nèi)部總線20被連接至控制單元21?？刂茊卧?1包括CPU (中央處理單元)等，并且執(zhí)行根據(jù)存儲在外部存儲單元26中的控制程序30來執(zhí)行三維地形數(shù)據(jù)精度提升過程。輸入/輸出單元22包括無線發(fā)送機/接收機、無線調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡終端設備，以及與之相連接的串行接口或LAN(局域網(wǎng))接口。經(jīng)由輸入/輸出單元22來接收三維地形數(shù)據(jù)，并且經(jīng)由輸入/輸出單元22來發(fā)送精度提升結果。顯示單元23包括CRT (陰極射線管)或IXD (液晶顯示器)等，并且顯示輸入的三維地形數(shù)據(jù)、水域范圍和精度提升的三維地形數(shù)據(jù)結果。操作單元24包括諸如鍵盤和鼠標之類的定點設備，以及將諸如鍵盤和鼠標之類的定點設備連接至內(nèi)部總線20的接口設備。三維地形數(shù)據(jù)、發(fā)送/接收指令和處理結果顯示指令經(jīng)由操作單元24輸入并被提供給控制單元21。主存儲單元25包括RAM(隨機訪問存儲器)等，其載入存儲在外部存儲單元26中 的控制程序30，并且將其提供給控制單元21，并且，其被用作控制單元21的工作區(qū)域。外部存儲單元26包括諸如閃存之類的非易失性存儲器、硬盤和DVD_RAM(數(shù)字通用盤隨機訪問存儲器)，其存儲控制單元21用以預先執(zhí)行上述過程的控制程序30。控制程序30根據(jù)來自控制單元21的指令將存儲在外部存儲單元26中的處理數(shù)據(jù)提供給控制單元21，并且將從控制單元21獲得的數(shù)據(jù)存儲到外部存儲單元26。隨著控制程序30將控制單元21、輸入/輸出單元22、顯示單元23、操作單元24、主存儲單元25和外部存儲單元26用作資源來進行處理，圖I中所示的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10的特征提取單元14、分割單元15、水域提取單元16和平面創(chuàng)建單元17的處理被執(zhí)行。另外，通過示例的方式給出了上述硬件配置和流程圖，并且可做出任意變更和修改?？赏ㄟ^慣常的計算機系統(tǒng)而非專用系統(tǒng)來實現(xiàn)用于執(zhí)行三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10的處理的核心單元。例如，用于執(zhí)行上述操作的計算機程序可被存儲并分布在計算機可讀記錄介質(zhì)(靈活盤、CD-ROM、DVD-ROM等)上，并且，被安裝在計算機上，以配置執(zhí)行上述過程的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10。可替換地，計算機程序可被存儲在諸如因特網(wǎng)之類的通信網(wǎng)絡上的服務器單元的存儲設備中，并且，被下載到慣常的計算機系統(tǒng)上，以配置三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10。另外，當通過OS (操作系統(tǒng))和應用程序之間的分派或OS和應用程序的合作來實現(xiàn)三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備10的功能時，可以僅在記錄介質(zhì)上或存儲設備中存儲應用程序。另外，計算機程序可被疊加到載波上，以經(jīng)由通信網(wǎng)絡來分配它們。例如，計算機程序可被發(fā)布在通信網(wǎng)絡的電子布告欄系統(tǒng)(BBS)上，以經(jīng)由網(wǎng)絡來散布。然后，在OS的控制下，計算機程序可被激活并以類似于其他應用程序的方式執(zhí)行，使得上述過程被執(zhí)行。以下補充注釋描述了部分或全部以上實施例，但是并不限于此。(補充注釋I)一種三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備，所述三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的在三維地形數(shù)據(jù)的水域中出現(xiàn)的噪聲，該設備包括判定單元，所述判定單元判定在輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否存在任何水域；
水域指定單元，所述水域指定單元指定任意一個水域的范圍；特征提取單元，所述特征提取單元通過在所述三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值；分割單元，所述分割單元通過將所指定的水域內(nèi)的所提取的特征值用作水域判定參考值來將所述三維地形數(shù)據(jù)中的點分割成候選水域和非水域，所述分割單元比較所述三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值和所述水域判定參考值，并且，如果差值等于或小于給定閾值，則判定所述點屬于所述候選水域，否則，則判定所述點屬于所述非水域；水域提取單元，所述水域提取單元基于所述分割單元的結果來將所述候選水域中具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分提取為水域；以及平面創(chuàng)建單元，所述平面創(chuàng)建單元利用鄰近所述水域提取單元所提取的水域的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建接合至所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面來替代所述水域提取單元所提取的水域。
(補充注釋2)根據(jù)補充注釋I所述的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備，其中所述平面創(chuàng)建單元將所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界從原始位置向外擴展，并且基于擴展位置處的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建水域的校正后的平面。(補充注釋3)根據(jù)補充注釋I或2所述的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備，其中所述特征提取單元基于水域和非水域的海拔高度紋理分布模式中的差異來提取特征值，以區(qū)分水域和非水域。(補充注釋4)根據(jù)補充注釋I或2所述的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備，其中所述特征提取單元基于曲波變換的系數(shù)來提取所述水域內(nèi)的特征值。(補充注釋5)一種三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法，所述三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的在三維地形數(shù)據(jù)的水域中出現(xiàn)的噪聲，該方法包括判定步驟，所述判定步驟判定在輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否存在任何水域；水域指定步驟，所述水域指定步驟指定任意一個水域的范圍；特征提取步驟，所述特征提取步驟通過在所述三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值；分割步驟，所述分割步驟通過將所指定的水域內(nèi)的所提取的特征值用作水域判定參考值來將所述三維地形數(shù)據(jù)中的點分割成候選水域和非水域，所述分割步驟比較所述三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值和所述水域判定參考值，并且，如果差值等于或小于給定閾值，則判定所述點屬于所述候選水域，否則，則判定所述點屬于所述非水域；水域提取步驟，所述水域提取步驟基于所述分割步驟的結果來將所述候選水域中具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分提取為水域；以及平面創(chuàng)建步驟，所述平面創(chuàng)建步驟利用鄰近所述水域提取步驟所提取的水域的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建接合至所述水域提取步驟所提取的每個水域的邊界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面來替代所述水域提取步驟所提取的水域。(補充注釋6)根據(jù)補充注釋5所述的三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法，其中所述平面創(chuàng)建步驟將所述水域提取步驟所提取的每個水域的邊界從原始位置向外擴展，并且基于擴展位置處的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建水域的校正后的平面。(補充注釋7)一種記錄了程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，根據(jù)本發(fā)明的第三示例性方面，所述計算機可讀記錄介質(zhì)記錄了允許計算機去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的在三維地形數(shù)據(jù)的水域中出現(xiàn)的噪聲的程序，所述計算機用作·判定單元，所述判定單元判定在輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否存在任何水域；水域指定單元，所述水域指定單元指定任意一個水域的范圍；特征提取單元，所述特征提取單元通過在所述三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值；分割單元，所述分割單元通過將所指定的水域內(nèi)的所提取的特征值用作水域判定參考值來將所述三維地形數(shù)據(jù)中的點分割成候選水域和非水域，所述分割單元比較所述三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值和所述水域判定參考值，并且，如果差值等于或小于給定閾值，則判定所述點屬于所述候選水域，否則，則判定所述點屬于所述非水域；水域提取單元，所述水域提取單元基于所述分割單元的結果來將所述候選水域中具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分提取為水域；以及平面創(chuàng)建單元，所述平面創(chuàng)建單元利用鄰近所述水域提取單元所提取的水域的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建接合至所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界的校正后的平面，并且，用所述校正后的平面來替代所述水域提取單元所提取的水域。(補充注釋8)根據(jù)補充注釋7所述的記錄了程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，其中，當所述計算機用作所述平面創(chuàng)建單元時，所述平面創(chuàng)建單元將所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界從原始位置向外擴展，并且，基于擴展位置處的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建水域的校正后的平面。本發(fā)明并不限于本發(fā)明的以上實施例及其說明。本領域技術人員所容易預見的各種實施例將落入本發(fā)明中。本申請基于2010年4月14日遞交的日本專利申請No. 2010-092773，并且結合了其說明書、權利要求的范圍和示圖。通過引用，以上日本專利申請的全部內(nèi)容被結合于此。工業(yè)適用性本發(fā)明的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備、三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法及其記錄介質(zhì)對于去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的在水域中出現(xiàn)的噪聲是有用的。附圖描述10三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備11數(shù)據(jù)輸入單元
12判定單元13水域指定單元14特征提取單元15分割單元16水域提取單元17平面創(chuàng)建單元18顯示單元19命令輸入單元
20內(nèi)部總線21控制單元22輸入/輸出單元23顯示單元24操作單元25主存儲單元26外部存儲單元30控制程序41、41 (a)至 41 (d)水域42多出區(qū)域43建筑結構51、51 (a)至 51(c)候選水域61、61 (a)至 61 (C)水域
權利要求
1.一種三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備，所述三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的、出現(xiàn)在三維地形數(shù)據(jù)的水域中的噪聲，該設備包括 判定單元，所述判定單元判定在輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否存在任何水域； 水域指定單元，所述水域指定單元指定任意一個水域的范圍； 特征提取單元，所述特征提取單元通過在所述三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值； 分割單元，所述分割單元通過將所指定的水域內(nèi)的所提取的特征值用作水域判定參考值來將所述三維地形數(shù)據(jù)中的點分割成候選水域和非水域，所述分割單元比較所述三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值和所述水域判定參考值，并且如果差值等于或小于給定閾值，則判定所述點屬于所述候選水域，否則，則判定所述點屬于所述非水域； 水域提取單元，所述水域提取單元基于所述分割單元的結果來將所述候選水域中具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分提取為水域；以及 平面創(chuàng)建單元，所述平面創(chuàng)建單元利用鄰近所述水域提取單元所提取的水域的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建接合至所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面來替代所述水域提取單元所提取的水域。
2.根據(jù)權利要求I所述的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備，其中 所述平面創(chuàng)建單元將所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界從原始位置向外擴展，并且基于擴展位置處的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建水域的校正后的平面。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備，其中 所述特征提取單元基于水域和非水域的海拔高度紋理分布模式中的差異來提取特征值，以區(qū)分水域和非水域。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備，其中 所述特征提取單元基于曲波變換的系數(shù)來提取所述水域內(nèi)的特征值。
5.一種三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法，所述三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的、出現(xiàn)在三維地形數(shù)據(jù)的水域中的噪聲，該方法包括 判定步驟，所述判定步驟判定在輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否存在任何水域； 水域指定步驟，所述水域指定步驟指定任意一個水域的范圍； 特征提取步驟，所述特征提取步驟通過在所述三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值； 分割步驟，所述分割步驟通過將所指定的水域內(nèi)的所提取的特征值用作水域判定參考值來將所述三維地形數(shù)據(jù)中的點分割成候選水域和非水域，所述分割步驟比較所述三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值和所述水域判定參考值，并且如果差值等于或小于給定閾值，則判定所述點屬于所述候選水域，否則，則判定所述點屬于所述非水域； 水域提取步驟，所述水域提取步驟基于所述分割步驟的結果來將所述候選水域中具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分提取為水域；以及 平面創(chuàng)建步驟，所述平面創(chuàng)建步驟利用鄰近所述水域提取步驟所提取的水域的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建接合至所述水域提取步驟所提取的每個水域的邊界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面來替代所述水域提取步驟所提取的水域。
6.根據(jù)權利要求5所述的三維地形數(shù)據(jù)精度提升方法，其中 所述平面創(chuàng)建步驟將所述水域提取步驟所提取的每個水域的邊界從原始位置向外擴展，并且基于擴展位置處的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建水域的校正后的平面。
7.一種記錄了程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，所述計算機可讀記錄介質(zhì)記錄了允許計算機去除作為從立體照片所建立的三維地形數(shù)據(jù)中的三維信息計算的立體匹配誤差的結果的、出現(xiàn)在三維地形數(shù)據(jù)的水域中的噪聲的程序，所述計算機用作 判定單元，所述判定單元判定在輸入的三維地形數(shù)據(jù)中是否存在任何水域； 水域指定單元，所述水域指定單元指定任意一個水域的范圍； 特征提取單元，所述特征提取單元通過在所述三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值； 分割單元，所述分割單元通過將所指定的水域內(nèi)的所提取的特征值用作水域判定參考值來將所述三維地形數(shù)據(jù)中的點分割成候選水域和非水域，所述分割單元比較所述三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值和所述水域判定參考值，并且如果差值等于或小于給定閾值，則判定所述點屬于所述候選水域，否則，則判定所述點屬于所述非水域； 水域提取單元，所述水域提取單元基于所述分割單元的結果來將所述候選水域中具有與給定閾值相同或更寬的面積的相連接的組分提取為水域；以及 平面創(chuàng)建單元，所述平面創(chuàng)建單元利用鄰近所述水域提取單元所提取的水域的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建接合至所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界的校正后的平面，并且用所述校正后的平面來替代所述水域提取單元所提取的水域。
8.根據(jù)權利要求7所述的記錄了程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，其中，當所述計算機用作所述平面創(chuàng)建單元時， 所述平面創(chuàng)建單元將所述水域提取單元所提取的每個水域的邊界從原始位置向外擴展，并且基于擴展位置處的周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建水域的校正后的平面。
全文摘要
提供了一種三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備(10)，該三維地形數(shù)據(jù)精度提升設備去除在三維地形數(shù)據(jù)的水域中出現(xiàn)的噪聲，其包括水域指定單元(13)，其指定任意一個水域的范圍；特征提取單元(14)，其通過在三維地形數(shù)據(jù)的整個范圍上提取描述每個局部區(qū)域的海拔高度分布模式的特征值來提取所指定的一個水域內(nèi)的特征值；分割單元(15)，其通過比較所指定的水域的特征值和三維地形數(shù)據(jù)中的每個點的特征值來將整個范圍分割成候選水域和非水域；水域提取單元(16)，其從候選水域中提取水域；以及平面創(chuàng)建單元(17)，其利用周圍非水域的海拔高度來創(chuàng)建每個水域的校正后的平面，并且用校正后的平面來替代水域提取單元(16)所提取的水域。
文檔編號G09B29/00GK102884565SQ20118001922
公開日2013年1月16日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權日2010年4月14日
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