MAEDA TAKASHI (JP)
TAKANO TADASHI (JP)
MAEDA TAKASHI (JP)
| JPH1183478A | 1999-03-26 | |||
| JP2003296702A | 2003-10-17 | |||
| JP2002328178A | 2002-11-15 | |||
| JP2007303855A | 2007-11-22 |
| 直交しないx軸とy軸において、ほぼ直線状のx軸上の3ポイント(X-1,X,X+1)と、当該x軸上の3ポイントにそれぞれ交差する、ほぼ直線状のy軸上に存在する3つずつの離散的サンプリング・ポイント(Y-1,Y,Y+1)によって構成される9個のサンプリング・ポイントを同一平面上に配置した場合に、各サンプリング・ポイントが、当該平面に直交するz軸方向の、任意の値を持つものであり、それによって、各9つのサンプリング・ポイントが、(X-1ないしX+1,Y-1ないしY+1,Z-1ないしZ+1)の3次元座標値を持つような座標系において、 (x,y)座標上の各サンプリング・ポイントが、センサによる被測定対象のサンプリング・ポイントを表わし、それぞれの(x,y)座標の持つ、前記z軸方向の値が、当該(x,y)座標のポイントにおける所定の物理量Zを表わすものであり、 x軸方向のポイントは、センサの走査順序に従って、過去から現在に向かって順次設定されるものであり、y軸方向のポイントは、センサの移動方向に従って、過去から現在に向かって順次設定されるものであり、 (x,y)=(X,Y)であるポイントを中心として、その周りを取り囲む、9個のサンプリング・ポイント中の6個のポイントを選択して、(X,Y)ポイントと当該6個のポイントから得られる6個の三角形中の任意のポイントのZ軸上の値を推定するための方法であって、 当該方法が、前記9個のポイントの最外周によって画定される矩形上の、ほぼ対角線上の2ポイントを選択し、当該2ポイントを除外した、6ポイントで前記6個の三角形を構成するものであって、 (X,Y)ポイントを起点として、過去から現在に向かうxベクトル(x軸に平行) (X,Y)ポイントを起点として、過去から現在に向かうyベクトル(y軸に平行) θ>90° の場合には、 前記θ≦90度の場合には、 前記(x,y)=(X,Y)のポイントと、前記6個のポイントによって画定される6個の三角形中の所定のポイントのZ軸値を、当該ポイントを包囲する3角形の頂点の(X,Y,Z)座標で作られる平面の方程式を元に推定する方法。 |
| 前記方法が、衛星を利用したリモートセンシング用のセンサを用いるものである、請求項1に記載の方法。 |
| 直交しないx軸とy軸において、ほぼ直線状のx軸上の3ポイント(X-1,X,X+1)と、当該x軸上の3ポイントにそれぞれ交差する、ほぼ直線状のy軸上に存在する3つずつの離散的サンプリング・ポイント(Y-1,Y,Y+1)によって構成される9個のサンプリング・ポイントを同一平面上に配置した場合に、各サンプリング・ポイントが、当該平面に直交するz軸方向の、任意の値を持つものであり、それによって、各9つのサンプリング・ポイントが、(X-1ないしX+1,Y-1ないしY+1,Z-1ないしZ+1)の3次元座標値を持つような座標系において、 (x,y)座標上の各サンプリング・ポイントが、センサによる被測定対象のサンプリング・ポイントを表わし、それぞれの(x,y)座標の持つ、前記z軸方向の値が、当該(x,y)座標のポイントにおける所定の物理量Zを表わすものであり、 x軸方向のポイントは、センサの走査順序に従って、過去から現在に向かって順次設定されるものであり、y軸方向のポイントは、センサの移動方向に従って、過去から現在に向かって順次設定されるものであり、 (x,y)=(X,Y)であるポイントを中心として、その周りを取り囲む、9個のサンプリング・ポイント中の6個のポイントを選択して、(X,Y)ポイントと当該6個のポイントから得られる6個の三角形中の任意のポイントのZ軸上の値を推定するための装置であって、 当該装置が、前記9個のポイントの最外周によって画定される矩形上の、ほぼ対角線上の2ポイントを選択し、当該2ポイントを除外した、6ポイントで前記6個の三角形を構成する手段を有し、当該手段が、 (X,Y)ポイントを起点として、過去から現在に向かうxベクトル(x軸に平行) (X,Y)ポイントを起点として、過去から現在に向かうyベクトル(y軸に平行) θ>90° の場合には、 前記θ≦90度の場合には、 前記(x,y)=(X,Y)のポイントと、前記6個のポイントによって画定される6個の三角形中の所定のポイントのZ軸値を、当該ポイントを包囲する3角形の頂点の(X,Y,Z)座標で作られる平面の方程式を元に推定する手段、 を備える装置。 |
| 前記装置が、衛星を利用したリモートセンシング用のセンサを用いるものである、請求項3に記載の装置。 |
本発明は、3次元離散データのリサンプル 方法、及び装置に関する。
時間的、及び/又は、空間的に離散的にサ ンプリングされた、センサ等によって得られ た3次元離散データ(2次元の位置データ+1次元 物理量データ)から、離散的なデータとデー タの間の任意位置の物理量データを推定する 方法として、バイリニア法や、バイキュービ ック法が存在した。
しかし、これらを適用するためには、上 センサ等によって得られる、2次元的な離散 的な位置データのポイントが、X、Y軸上に等 隔に並んでいなければならない。
一方、例えば、人工衛星や航空機に搭載 れるセンサは、そのサンプリング方法とし 、進行方向前方の斜め下方に向かって、左 方向に走査する形式が採用されることが多 (図1参照)。この図において、センサの進行 向(Y)は、センサを搭載した人工衛星101等の 行方向を示し、センサ走査方向(X)107は、当 人工衛星等に搭載されたセンサのデータ検 部の走査方向を示す。この例では、センサ 、1点のみの検知部を持ち、その検知部の検 知方向105を、図1のX軸方向のように、進行方 前方斜め下方において、例えば左から右に 査する。この場合、得られるサンプリング データの観測点(109、111、113)は、図1に示さ るように、円弧状になることが一般的であ 。
従来、このようにして得られた、離散的 ータから、その離散ポイントの間の任意の イントのデータをリサンプリングする際に 、計算量を妥当な範囲に抑えるために、専 、ニアレスト・ネイバ法が用いられてきた( 特許文献1参照)。(なお、計算量を考慮しなけ れば、円弧状の歪んだデータ全体をメモリに 取り込み、それらのデータ全体の歪を修正し て直交座標上に再配置した後、当該再配置さ れたデータを用いて、離散的なデータとデー タの間の任意位置の物理量データを推定する ことは不可能ではない。)
しかし、このニアレスト・ネイバ法では センサで実際に得られたサンプリング・ポ ント近傍におけるデータ値が、当該サンプ ング・データの値と同値であるとみなされ 。このため、ニアレスト・ネイバ法による 、センサのサンプリング・ポイント付近の 理量データの微細な変化を推定することが 難であった。
また、例えば、不規則に分布する地形の 高情報(観測点群)から鳥瞰図を作成するた に、観測点群を三角形の要素に分解すると う概念は、TIN(Triangulated Irregular Network)とし 知られているが、TINでは、最も近接した3点 によって三角形を形成する場合が多いため、 非常に細長い三角形が形成されることも多く 、離散的観測点群から、観測点群の間の地点 の標高を推定するという目的には必ずしも最 適ではなかった。(細長い三角形を採用した 合、狭い幅の中に位置する地点の標高の推 は、情報量が少ないため不正確となり易い )更に、ある点の周囲にある4点の距離が全て 等距離となる場合は、三角形分割ができない などの問題もある。
従来より、衛星を利用したリモートセンシ
グの分野では、高度数100km上空を飛行する
いう衛星の特性上、全地球的なスケールで
象を把握することを目的とし、センサの分
能に近い局所的な領域で発生する現象を把
するという概念は存在しなかった。
換言すれば、そのような狭い領域を観測し
ければ、わざわざ人工衛星を使う必要はな
、と考えられていた。
しかし、どこで発生するか分からない局 的な現象を捕捉する場合、全地球的なスケ ルで観測し、なおかつセンサの分解能に近 局所的な領域の傾向を知る必要性が出て来 。
本発明は、はこのような課題に端を発して
る。
そして、本発明は、上記ニアレスト・ネイ
法や、TINによっては困難であった、センサ
サンプリング・ポイント付近の物理量デー
の微細な変化の推定を容易に行うことを目
とするものである。
このような目的を実現するために、本出願
おいては、以下の各発明が提供される。
(発明1)
直交しないx軸とy軸において、ほぼ直線状
x軸上の3ポイント(X-1,X,X+1)と、当該x軸上の3
イントにそれぞれ交差する、ほぼ直線状のy
上に存在する3つずつの離散的サンプリング
・ポイント(Y-1,Y,Y+1)によって構成される9個の
サンプリング・ポイントを同一平面上に配置
した場合に、各サンプリング・ポイントが、
当該平面に直交するz軸方向の、任意の値を
つものであり、それによって、各9つのサン
リング・ポイントが、(X-1ないしX+1,Y-1ない
Y+1,Z-1ないしZ+1)の3次元座標値を持つような
標系において、
(x,y)座標上の各サンプリング・ポイントが
センサによる被測定対象のサンプリング・
イントを表わし、それぞれの(x,y)座標の持つ
、前記z軸方向の値が、当該(x,y)座標のポイン
トにおける所定の物理量Zを表わすものであ
、
x軸方向のポイントは、センサの走査順序に
従って、過去から現在に向かって順次設定さ
れるものであり、y軸方向のポイントは、セ
サの移動方向に従って、過去から現在に向
って順次設定されるものであり、
(x,y)=(X,Y)であるポイントを中心として、そ
周りを取り囲む、9個のサンプリング・ポイ
ト中の6個のポイントを選択して、(X,Y)ポイ
トと当該6個のポイントから得られる6個の
角形中の任意のポイントのZ軸上の値を推定
るための方法であって、
当該方法が、前記9個のポイントの最外周に
よって画定される矩形上の、ほぼ対角線上の
2ポイントを選択し、当該2ポイントを除外し
、6ポイントで前記6個の三角形を構成する
のであって、
(X,Y)ポイントを起点として、過去から現在
向かうxベクトル(x軸に平行)
(X,Y)ポイントを起点として、過去から現在に
かうyベクトル(y軸に平行)
θ>90°
の場合には、
前記θ≦90度の場合には、
前記(x,y)=(X,Y)のポイントと、前記6個のポイ
トによって画定される6個の三角形中の所定
のポイントのZ軸値を、当該ポイントを包囲
る3角形の頂点の(X,Y,Z)座標で作られる平面の
方程式を元に推定する方法。
このような方法を採用することによって 実測データが存在する3つのポイントで囲ま れる領域内のポイントにおけるデータ値を推 定する際に、当該3つのポイントで構成され 三角形の形をなるべく細長くしないことに って、当該データ値の推定をより正確に行 ことが可能となる。
(発明2)
前記方法が、衛星を利用したリモートセン
ング用のセンサを用いるものである、発明1
に記載の方法。
このような方法を採用することによって 衛星を利用したリモートセンシングでは従 考えもされなかった、全地球的なスケール 地上の物理量を観測しつつ、センサの分解 に近い局所的な領域の傾向を知ることが可 となる。
(発明3)
直交しないx軸とy軸において、ほぼ直線状
x軸上の3ポイント(X-1,X,X+1)と、当該x軸上の3
イントにそれぞれ交差する、ほぼ直線状のy
上に存在する3つずつの離散的サンプリング
・ポイント(Y-1,Y,Y+1)によって構成される9個の
サンプリング・ポイントを同一平面上に配置
した場合に、各サンプリング・ポイントが、
当該平面に直交するz軸方向の、任意の値を
つものであり、それによって、各9つのサン
リング・ポイントが、(X-1ないしX+1,Y-1ない
Y+1,Z-1ないしZ+1)の3次元座標値を持つような
標系において、
(x,y)座標上の各サンプリング・ポイントが
センサによる被測定対象のサンプリング・
イントを表わし、それぞれの(x,y)座標の持つ
、前記z軸方向の値が、当該(x,y)座標のポイン
トにおける所定の物理量Zを表わすものであ
、
x軸方向のポイントは、センサの走査順序に
従って、過去から現在に向かって順次設定さ
れるものであり、y軸方向のポイントは、セ
サの移動方向に従って、過去から現在に向
って順次設定されるものであり、
(x,y)=(X,Y)であるポイントを中心として、そ
周りを取り囲む、9個のサンプリング・ポイ
ト中の6個のポイントを選択して、(X,Y)ポイ
トと当該6個のポイントから得られる6個の
角形中の任意のポイントのZ軸上の値を推定
るための装置であって、
当該装置が、前記9個のポイントの最外周に
よって画定される矩形上の、ほぼ対角線上の
2ポイントを選択し、当該2ポイントを除外し
、6ポイントで前記6個の三角形を構成する
段を有し、当該手段が、
(X,Y)ポイントを起点として、過去から現在
向かうxベクトル(x軸に平行)
(X,Y)ポイントを起点として、過去から現在に
かうyベクトル(y軸に平行)
θ>90°
の場合には、
前記θ≦90度の場合には、
前記(x,y)=(X,Y)のポイントと、前記6個のポイ
トによって画定される6個の三角形中の所定
のポイントのZ軸値を、当該ポイントを包囲
る3角形の頂点の(X,Y,Z)座標で作られる平面の
方程式を元に推定する手段、
を備える装置。
このような装置を用いることによって、 測データが存在する3つのポイントで囲まれ る領域内のポイントにおけるデータ値を推定 する際に、当該3つのポイントで構成される 角形の形をなるべく細長くしないことによ て、当該データ値の推定をより正確に行う とが可能となる。
(発明4)
前記装置が、衛星を利用したリモートセ
シング用のセンサを用いるものである、発
3に記載の装置。
このような装置を用いることによって、衛
を利用したリモートセンシングでは従来考
もされなかった、全地球的なスケールで地
の物理量を観測しつつ、センサの分解能に
い局所的な領域の傾向を知ることが可能と
る。
表1 本明細書中で用いられる用語の意義
本発明の実施例によれば、センサ自体の ンプリング・ポイントの間にある任意のポ ントにおける物理量データの推定を、容易 つ正確に行うことが可能になる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつ 説明する。但し、以下の説明は、あくまで 本発明の例示であり、以下の記載によって 本発明の技術的範囲が限定されるものでは い。
図2を参照する。図2は、センサの移動方 、走査方向、及び、サンプリング・ポイン の分布を示す。
図2において、1つの時刻において、セン がサンプリングできるポイントは1点のみで り、センサ自体が移動しながら、移動方向 方の斜め下方向を、左から右(或いはその逆 )に走査することによって、被サンプリング 象をサンプリングして行く。「センサ移動 向(Y)」は、本発明の実施例における、この うなセンサが移動する方向である。また、 センサ走査方向(X)」は、本発明の実施例に ける、このようなセンサが走査する方向で る。
図2においては、3つの円弧状の走査ライン
描かれているが、便宜上、真ん中のライン
X軸(203)、X軸の走査ラインより過去に走査さ
たラインを(X-1)軸(201)、X軸の走査ラインよ
未来に走査されたラインを(X+1)軸(205)、と定
する。
また、これら、X軸(203)、(X-1)軸(201)、(X+1)軸(20
5)を総称して、x軸(207)と呼ぶ。
また、図2において、センサの移動方向を y軸(209)と呼ぶ。そして、y=Y-1、Y、Y+1、の各時 点に対応する走査ラインが、それぞれ、(X-1) (201)、X軸(203)、(X+1)軸(205)である。
図2の左端付近には、x=1、2、3の破線が描か
ている。この3本の破線と、(X-1)軸(201)、X軸(
203)、(X+1)軸(205)の交点の座標は、
x=1に対して、上から順番に、(1,Y-1)、(1,Y)、(1,
Y+1)
x=2に対して、上から順番に、(2,Y-1)、(2,Y)、(2,
Y+1)
x=3に対して、上から順番に、(3,Y-1)、(3,Y)、(3,
Y+1)
となる。
また、図2の右端付近には、x=X-1、X、X+1の破
線が描かれている。この3本の破線と、(X-1)軸
(201)、X軸(203)、(X+1)軸(205)の交点の座標は、x=X
-1に対して、上から順番に、(X-1,Y-1)、(X-1,Y)、
(X-1,Y+1)
x=Xに対して、上から順番に、(X,Y-1)、(X,Y)、(X,
Y+1)
x=X+1に対して、上から順番に、(X+1,Y-1)、(X+1,Y)
、(X+1,Y+1)
となる。
次に、図3を参照する。
図3は、図2の右端付近の、x=X-1、X、X+1の破
と、y=Y-1((X-1)軸)、y=Y(X軸)、y=Y+1((X+1)軸)の実
が交わる地点付近の拡大図である。
ここで、x=X-1、X、X+1の3本の破線と、(X-1)軸(
201)、X軸(203)、(X+1)軸(205)の交点の9つの座標に
対して、便宜上、
(X-1,Y-1)(301)、(X-1,Y)(303)、(X-1,Y+1)(305)、
(X,Y-1)(307)、(X,Y)(309)、(X,Y+1)(311)、
(X+1,Y-1)(313)、(X+1,Y)(315)、(X+1,Y+1)(317)、
と符号付けを行っている。
また、ここで、本発明の実施例において、
記中心サンプリング・ポイントを起点とし
X軸に平行で、x座標値が増加する方向を持
ベクトルを、xベクトル321
そして、上記xベクトル及びyベクトルを用
て、
ここで、一旦、図4を参照する。
図4に示されるように、本発明の実施例にお
いては、各観測点●における測定データ(例
ば、温度、湿度、気圧、反射光強度、等)の
を、XY軸によって画定される平面に垂直なZ
上の値として表現する。
その結果、一連の測定が終了した後にお ては、図4の◆で示されるように、各観測点 ●の上(又は下)の、Z軸と平行な方向の所定の 位置に測定値◆がプロットされ、全体的には 、凹凸を持つ山のようなプロフィールが形成 される。そして、各測定値◆のプロットは、 必ず、直近の他の2つの◆のプロットととも 、三角形(例えば、415、417、419の3つのプロッ トで構成)を形成する。この3つのプロット、4 15、417、419は、XY平面上の点、415’、417’、41 9’のZ座標上のプロットであるが、本発明の 施例においては、例えば、この415’、417’ 419’の3つのプロットで構成される三角形中 の★(421’)の位置おいて測定されるであろう 理量を、その周りの、415’、417’、419’の3 つのプロットにおける実際の測定値(415、417 419のZ座標値に相当)から推定することを目的 とする。
なお、本発明の実施例においては、この 定のために、415、417、419の3ポイントで構成 される平面の方程式を求め、当該平面中にお いて、xy座標上の★の座標値に対応するz座標 値を演算によって求める。
再び図3に戻る。
図3において、★(334)のポイントにおける物
量を推定する場合を例にとる。この場合、
4を参照して説明したように、★(334)を含む
角形を考え、当該三角形の頂点における観
値から当該★(334)における物理量を推定す
ことになる。
ところで、このような★(334)を囲む三角 としては、図5に示されるような、309、315、3 17で規定される三角形、及び、図6で示される ような、309、311、315で規定される三角形の2 が存在する。
図6と図7を比較すれば理解できるように ★(334)における物理量をより正確に推定する ためには、図5の三角形を採用した方が好ま い。何故なら、図6の三角形によれば、細長 三角形を採用した場合、狭い幅の中に位置 る地点の物理量の推定は、情報量が少ない め不正確となり易いためである。
本発明の実施例においては、この三角形 選択を、上述の角度θとの大きさに基づい 判断する。
以下詳述する。図7及び図10-A及び図10-B(フロ
ーチャート)を参照する。
まず、図10-Aにおいて、本発明の方法が開始
される(1001)。
次に、例えば衛星に搭載されたセンサによ
て、x軸、y軸方向に湾曲した格子状の観測
イントにおける観測データを取得する(1003)
なお、観測データは、x、y軸の双方に直交す
るz軸上の値として評価され、メモリ等の記
手段に、x,y,z座標が関連付けられて格納され
る。
次に、物理量を推定したいポイント★(334 )が囲まれる三角形と(1005)、当該三角形の任 の1つの頂点を中心ポイントとして(1007)、当 頂点の周りを取り囲む最も近いサンプリン ・ポイントから8番目までに近いサンプリン グ・ポイントを特定する(1009)。
図7の例では、701から717までの、中心ポイ ント709を含めて9つのポイントが特定される
次に、中心ポイントを起点として、X軸に平
行で、x座標値が増加する方向を持つベクト
を、xベクトル730
そして、上記xベクトル及びyベクトルを用
て、
を演算し(図10-Bの1013)、
90°<θ
の場合には、
上記9つのポイントのうち、
図7の場合には、θ>90°となっているの 、(701、703、707、709、711、715、717)で6個の三 形を構成する。
次に、このようにして構成された三角形 中で、その物理量を推定したいポイント★( 721)を囲む三角形を特定する(1020)。図7の場合 は、(709、715、717を頂点とする)番号”8”の 角形がこれに該当する。
次に、この3つの頂点(709、715、717)の持つZ座 標(それぞれのポイントにおける観測値:Z 709 、Z 715 、Z 717 )を検索する(これらは、予め、測定によって られており、所定のメモリ等にその値が格 されている)。
このようにして得られた、3つの頂点の(x,y,z
)座標、即ち、
(X,Y,Z 709
)、(X+1,Y,Z 715
)、及び、(X+1,Y+1,Z 717
)
を含む平面の方程式を、周知の方法によって
求める(1021)。
そして、この平面の方程式に、★(721)の(x,y) 座標の値を代入し、★(721)に対応するz座標値 、Z 721 を演算し、これを、★(721)の座標の地点の持 物理量と推定する(1023)。
次に、図8を参照する。
801から817までの、中心ポイント809を含めて9
つのポイントが特定されるところまでは、図
7の場合と同様である。
しかし、図8においては、式◎によって演算
されるθ≦90°である。
本発明の実施例においては、θ≦90°の場合
は、
この理由は、
従って、図8の実施例においては、
図9において、★(921)を囲む三角形(909、911 、915で構成)の平面の方程式を求め、★(921)の ポイントでのz座標を求めるのは、上述の説 と同様である(1021、1023)。
なお、上述の各実施例に係る発明は、例 ば、CPU及びメモリを有するコンピュータ、 びに、当該コンピュータにバスラインを介 て接続され、当該コンピュータによって監 ・制御が可能なセンサによって実現可能で る。また、センサによって得られたデータ 、当該メモリに格納され、後の処理に用い れ得る。当該メモリは、RAM、ROM、ハードデ スク等、種々のものが採用可能であり、本 明の実施例の目的に適合する限り制限は無 。
本発明の実施例に係る発明は、衛星を利 したリモートセンシング等、広い分野で利 可能である。
101 人工衛星
103 センサ
105 センサの検知部の検知方向
334 物理量を推定するポイント
401 人工衛星
403 センサ
721 物理量を推定するポイント
821 物理量を推定するポイント
921 物理量を推定するポイント