JP5140263B2 - Tree vertex recognition method, tree vertex recognition program, and tree vertex recognition apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ計測で得た多数の樹木データ(DSM、DEM)から単木の頂点を認識する樹木頂点認識装置に関する。 The present invention relates to a tree vertex recognition apparatus for recognizing the vertex of a single tree from a large number of tree data (DSM, DEM) obtained by laser measurement.
京都議定書が2005年2月に発効され、森林の炭素吸収量で−3.9%のCO2削減を目標としている。また、森林のCO2吸収量の算出に当たっては、樹木本数、樹冠面積、樹高等の林分パラメータが必要である。 The Kyoto Protocol entered into force in February 2005, and aims to reduce CO2 emissions by -3.9% in forest carbon absorption. In addition, forest parameters such as the number of trees, canopy area, and tree height are necessary to calculate the amount of CO2 absorbed by the forest.
例えば、山地の特定エリアの唐松の本数を特定する場合には、写真画像等のそのエリア内の唐松の樹木の頂点を目視で特定し、これらの総数を求めていた。 For example, when specifying the number of Karamatsu in a specific area in a mountainous area, the vertices of Karamatsu trees in the area such as a photographic image are visually identified, and the total number of these is obtained.
また、レーザ測距儀(以下、航空レーザ)を活用して樹木本数を推定する場合もある。 In some cases, the number of trees is estimated using a laser range finder (hereinafter referred to as an aviation laser).
具体的には、航空レーザ計測により取得されたデータを用いて表層のグリッドデータ(以下、DSM:Digital Surface Model)と地盤のグリッドデータ(以下、DEM:Digital Elevation Model)を作成する。さらに、DSMとDEMデータの差分をとることによって樹木高のグリッドデータを算出し、樹木高や樹木高の極大値を判別指標として単木抽出を行っていた。 Specifically, surface layer grid data (hereinafter referred to as DSM: Digital Surface Model) and ground grid data (hereinafter referred to as DEM: Digital Elevation Model) are created using data acquired by aviation laser measurement. Furthermore, the tree height grid data was calculated by taking the difference between DSM and DEM data, and single tree extraction was performed using the tree height or the maximum value of the tree height as a discrimination index.
一方、樹木の二酸化炭素の算出にあたっては以下に説明する特許文献が開示されている。 On the other hand, patent documents described below are disclosed for calculating carbon dioxide of trees.
特開2005−52045号公報(特許文献1)は、土壌−植物−大気循環系における放射、エネルギー、水及び二酸化炭素の交換プロセスに基づいて植生の影響を評価するものである。 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-52045 (Patent Document 1) evaluates the influence of vegetation based on the exchange process of radiation, energy, water and carbon dioxide in a soil-plant-atmosphere circulation system.
また、特開2004−33149号公報(特許文献2)は、施業林分における立木の直径、本数及び配置の調査を自動的に行うものである。
しかしながら、写真画像から目視によって樹木本数を求めた場合は、非常に時間がかかる。特に、エリアが広くなるとそれだけ時間がかかる。また、写真画像から樹木を1本毎に目視で正しく特定していくには、経験が必要である。 However, it takes a very long time to visually determine the number of trees from a photographic image. In particular, as the area becomes larger, it takes more time. In addition, experience is required to correctly identify each tree from a photographic image.
また、従来のDEM、DSMによって単木抽出を行う手法は、樹冠形状は複雑であることから、一つの樹冠内には複数の極大値が存在しやすく、従来の手法で単木抽出処理を行うと実本数に比べ過剰に抽出されるデメリットがある。 In addition, the conventional tree extraction method using DEM and DSM has a complicated tree crown shape. Therefore, a plurality of local maximum values are likely to exist in one tree crown, and single tree extraction processing is performed using the conventional method. And there is a disadvantage that it is extracted excessively compared to the actual number.
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、自動的に単木の頂点を正しく認識する樹木認識装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a tree recognition apparatus that automatically recognizes the vertices of a single tree correctly.
本発明の樹木頂点認識方法は、 上空から森林を含む地域にレーザを発射して得たDEMのグリッドデータを記憶したDEMのデータベースと、
前記地域のDSMのグリッドデータを記憶したDSMのデータベースと、
樹木高グリッドデータが記憶される第1の記憶手段と、
平均化された樹木高グリッドデータが記憶される第2の記憶手段と、
樹冠立体形状の特徴データが記憶される第3の記憶手段と、
フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データが記憶される第4の記憶手段と、
樹木頂点候補が記憶される第5の記憶手段と、
樹冠上部のデータが記憶される第6の記憶手段とを用意し、
The tree vertex recognition method of the present invention includes a DEM database storing DEM grid data obtained by emitting a laser from above to an area including a forest,
A DSM database storing grid data of the local DSM;
First storage means for storing tree height grid data;
Second storage means for storing averaged tree height grid data;
Third storage means for storing feature data of the crown three-dimensional shape;
Fourth storage means for storing feature data of the crown three-dimensional shape after filtering;
Fifth storage means for storing tree vertex candidates;
Providing a sixth storage means for the upper crown of the data is stored,
コンピュータに、
前記DEMのグリッドデータと前記DSMのグリッドデータとを読み込み、z値の差を
樹木高とし、このグリッドデータのx、y座標値と共に前記樹木高グリッドデータとして
前記第1の記憶手段に記憶するステップと、
前記樹木高グリッドデータに対して各データを中心とする所定範囲で平均化し、前記平
均化された樹木高グリッドデータとして前記第2の記憶手段に記憶するステップと、
前記平均化された樹木高グリッドデータ毎に、一定範囲内の尾根谷度を順次求めて、前
記x、y座標値と共に前記樹冠立体形状の特徴データとして前記第3の記憶手段に記憶す
るステップと、
前記樹冠立体形状の特徴データに対して各データを所定範囲内で最大となる尾根谷度に
置き換えるフィルタを順次適用し、これを前記フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データと
して前記第4の記憶手段に記憶するステップと、
前記フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データと前記樹冠立体形状の特徴データとを比較
し、同じものを前記樹木頂点候補として各々抽出して前記第5の記憶手段に記憶するステ
ップと、
前記樹冠立体形状の特徴データで森林の状態に応じた閾値以上のものを、前記樹冠上部
のデータとして、前記第6の記憶手段に記憶するステップと、
前記樹冠上部のデータの中で、隣接するまとまりを1つの樹冠上部エリアとし、前記樹
冠上部エリア内に存在する前記樹木頂点候補の中で最大のものを樹木頂点と決定するステ
ップと、
前記樹木頂点を所定の形状の画像にして表示部に表示又は前記樹木頂点の座標を出力す
るステップと
を行わせることを要旨とする。
On the computer,
Reading the grid data of the DEM and the grid data of the DSM, setting the difference between the z values as a tree height, and storing the tree height grid data together with the x and y coordinate values of the grid data in the first storage means When,
Averaging the tree height grid data in a predetermined range centered on each data, and storing the averaged tree height grid data in the second storage means;
For each of the averaged tree height grid data, sequentially obtaining a ridge valley degree within a predetermined range, and storing it in the third storage means together with the x and y coordinate values as feature data of the canopy solid shape; ,
A filter that sequentially replaces each data with the ridge valley degree that is the maximum within a predetermined range is applied to the feature data of the crown three-dimensional shape, and the fourth storage means is used as the feature data of the crown three-dimensional shape after the filter. The step of storing in
Comparing the filtered crown crown shape feature data and the crown crown shape feature data, extracting the same as the tree vertex candidates and storing them in the fifth storage means;
Storing, in the sixth storage means, data on the crown crown shape characteristic data that is equal to or higher than a threshold value according to the state of the forest, as data on the crown top;
In the upper crown data, an adjacent cluster is set as one crown upper area, and the largest one of the tree vertex candidates existing in the upper crown area is determined as a tree vertex;
And summarized in that cause I rows and outputting the coordinates of the display or the tree vertexes on the display unit by the trees apex in a predetermined shape of the image.
以上のように本発明によれば、レーザ計測で得たDEM、DSMから自動的に単木の頂点を認識できる。 As described above, according to the present invention, the vertex of a single tree can be automatically recognized from the DEM and DSM obtained by laser measurement.
このため、広い森林等を人手によって樹木一本毎に検索しなくともよいので、森林の財産管理等に適用できる。 For this reason, since it is not necessary to search a wide forest etc. for every tree manually, it is applicable to forest property management.
本実施の形態は、樹冠を際立たせて再現し、単木の頂点を認識するものである。この単木の頂点の認識のために、新たに「尾根谷度」データを作成することによって樹冠形状を判別する。 In the present embodiment, the crown is made to stand out and reproduced, and the vertex of the single tree is recognized. In order to recognize the vertices of this single tree, the crown shape is discriminated by newly creating “ridge valley degree” data.
尾根谷度は次の様に算出する。 The ridge valley degree is calculated as follows.
本実施の形態では、DEMとDSMの差のデータである樹木高のグリッドデータ(0.5m)を用いて、8方向(=全方位)に探索して地上開度(φ1)と地下開度(φ2)を求める。検索範囲は1m・2m・5m・10mの4通り試算し、樹冠形状を適切に表現できた2mに決定した。そして、検索範囲2mにおける大まかな地形を表す、地上開度と地下開度とに挟まれる角度の2等分線とを尾根谷度(φ3)と定義する。 In this embodiment, using the tree height grid data (0.5 m), which is the difference between DEM and DSM, the search is performed in 8 directions (= all directions) and the ground opening (φ1) and the underground opening ( Find φ2). The search range was 4m, 1m, 2m, 5m, and 10m, and was determined to be 2m that could properly represent the crown shape. Then, the bisector of the angle between the ground opening and the underground opening representing the rough topography in the search range 2 m is defined as the ridge valley degree (φ3).
以下に図面を用いて樹木認識の実施の形態を説明する。 Embodiments of tree recognition will be described below with reference to the drawings.
図1は本実施の形態の樹木頂点認識装置の概略構成図である。図1に示すように、特定地域の地盤のグリッドデータ(DEM:Digital Elevation Model)を記憶したデータベース10と、特定地域の表層(森林)のグリッドデータ(DSM:Digital Surface Model)を記憶したデータベース11と、特定地域のデジタル写真を記憶したデータベース12と、表示部13と、樹木高算出部14と、樹木高データが記憶されるファイル(メモリ)15と、平滑フィルタ部16と(3ピクセル×3ピクセル)、尾根谷度算出部17と、尾根谷度が記憶されるファイル18と、表示処理部19と、局所最大フィルタ部20と、樹木頂点候補抽出部21と、樹木頂点候補データが記憶されるファイル22と、樹冠上部抽出部23と、樹冠上部データが記憶されるファイル24と、樹木頂点決定部25と、樹木頂点データが記憶されるファイル26と出力部30等を備えている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a tree vertex recognition apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a database 10 storing grid data (DEM: Digital Elevation Model) of ground in a specific area and a database 11 storing grid data (DSM: Digital Surface Model) of a surface layer (forest) of the specific area. A database 12 storing a digital photograph of a specific area, a display unit 13, a tree height calculation unit 14, a file (memory) 15 in which tree height data is stored, a smoothing filter unit 16 (3 pixels × 3 Pixel), a ridge valley degree calculation unit 17, a file 18 in which the ridge valley degree is stored, a display processing unit 19, a local maximum filter unit 20, a tree vertex candidate extraction unit 21, and tree vertex candidate data are stored. File 22, tree crown upper extraction unit 23, file 24 in which tree crown upper data is stored, tree vertex determination unit 25, and tree vertex data are stored. File 26, output unit 30 and the like.
データベース10は、特定地域の地盤のグリッドデータ(DEM:Digital Elevation Model:本実施の形態では0.5m間隔の格子状のデータ)を記憶している。このグリッドデータは、地盤のX、Y、Z(地盤高Za)とを対応させて記憶させられている。つまり、レーザデータを読み込み、それぞれの同じ標高値を結んだ等高線図に対してTINを発生させて地面を復元する。 The database 10 stores grid data (DEM: Digital Elevation Model: grid-like data with an interval of 0.5 m in the present embodiment) of the ground in a specific area. This grid data is stored in association with X, Y, and Z (ground height Za) of the ground. In other words, the laser data is read, and the ground is restored by generating a TIN for the contour map connecting the same elevation values.
データベース11は、特定地域の表層(森林)のグリッドデータ(DSM:Digital Surface Model:本実施の形態では0.5m間隔)を記憶している。このグリッドデータ(本実施の形態では0.5m間隔の格子状のデータ)は、樹木表面のX、Y、Z(Zb:樹木表面高)とを対応させて記憶している。つまり、レーザデータを読み込み、それぞれの同じ標高値を結んだ等高線図に対してTINを発生させて表層を復元する。 The database 11 stores grid data (DSM: Digital Surface Model: 0.5 m interval in the present embodiment) of the surface layer (forest) in a specific area. This grid data (in this embodiment, grid-like data with an interval of 0.5 m) stores X, Y, and Z (Zb: tree surface height) of the tree surface in association with each other. That is, the laser data is read and the surface layer is restored by generating a TIN for the contour map connecting the same elevation values.
すなわち、これらのグリッドデータは、格子間隔0.5mのX−Y平面直角座標系に、緯度経度に対応するX値、Y値とレーザ計測によって得られたZ値を割り当てている。 That is, in these grid data, an X value and a Y value corresponding to latitude and longitude and a Z value obtained by laser measurement are assigned to an XY plane rectangular coordinate system having a lattice interval of 0.5 m.
樹木高算出部14は、データベース10のDSMとデータベース11のDEMとの差を求め、これをファイル15(メモリ)のX,Y座標に割付ける。 The tree height calculation unit 14 obtains a difference between the DSM of the database 10 and the DEM of the database 11 and assigns the difference to the X and Y coordinates of the file 15 (memory).
平滑フィルタ部16は、Average filterとも呼ばれるものであり、ファイル15の樹木高グリッドデータDiに対して、各々のデータを中心とするX−Y座標面3×3範囲(本実施の形態では1.5m×1.5m)で平均を求め、これをファイル26に保存する。 The smoothing filter unit 16 is also referred to as an average filter. The tree height grid data Di of the file 15 is XY coordinate plane 3 × 3 range centered on each data (1. 5m × 1.5m) and the average is stored in the file 26.
尾根谷度算出部17は、ファイル26に平均化された樹木高グリッドデータDdi(Dd1、Dd2・・)が保存されると、樹木高グリッドデータDdiが付加されている任意の平均化された樹木高グリッドデータDdi(以下樹木高グリッドデータDdiという)から各々のデータを中心としたX−Y座標面の任意半径の検索範囲(検索範囲は樹冠の立体形状の特徴を適切に表現できた2mに決定している。以下2m範囲毎)で尾根谷度を求め、これをファイル18に保存する。 When the tree height grid data Ddi (Dd1, Dd2,...) Is stored in the file 26, the ridge valley degree calculation unit 17 stores any averaged tree to which the tree height grid data Ddi is added. Search range of arbitrary radius of XY coordinate plane centering on each data from high grid data Ddi (hereinafter referred to as tree high grid data Ddi) (search range is 2m which can properly express the characteristics of the solid shape of tree crown) The degree of ridge valley is obtained at every 2 m range below and stored in the file 18.
局所最大値フィルタ20は、ファイル18の尾根谷度のデータDeiに3×3範囲のフィルタを順次適用し、この結果をファイル27に保存する。 The local maximum value filter 20 sequentially applies a 3 × 3 range filter to the data Dei of the ridge valley degree of the file 18 and stores the result in the file 27.
樹木頂点候補抽出部21は、ファイル27の樹冠立体形状の特徴データDfi(XY、尾根谷度)とファイル18のDei(Xpi、Ypi、尾根谷度)とを比較し、同じものを頂点候補Dgiとしてファイル22に保存する。 The tree vertex candidate extraction unit 21 compares the crown three-dimensional feature data Dfi (XY, degree of ridge valley) of the file 27 with the Dei (Xpi, Ypi, degree of ridge valley) of the file 18, and the same data is used as the vertex candidate Dgi. As a file 22.
樹冠上部抽出部23は、ファイル18の尾根谷度データ(樹冠立体形状の特徴データDei)に森林の状態に応じた閾値を設けることによって樹冠の上部のデータDeiを抽出し、これを樹冠上部のデータDhi(Dh1、Dh2・・・)としてファイル24に保存する。 The crown top extraction unit 23 extracts the data Dei at the top of the canopy by providing a threshold corresponding to the state of the forest in the ridge valley degree data (crown solid shape feature data Dei) of the file 18, and extracts this data Data Dhi (Dh1, Dh2,...) Is stored in the file 24.
樹木頂点決定部25は、ファイル24の樹冠の上部のデータDhi(Dh1、Dh2・・)とファイル22の頂点候補Dgi(Dg1、Dg2・・)とを重ね合わせ一致したものを仮の頂点と決定し、これをファイル28に保存する。そして、樹冠上部に複数の仮の頂点が存在するときは、この樹冠上部で最も樹木高が高いものを単木の頂点として決定し、これをファイル29に保存する(Pi)。 The tree vertex determining unit 25 determines the data Dhi (Dh1, Dh2,...) And the vertex candidate Dgi (Dg1, Dg2,. This is saved in the file 28. When a plurality of temporary vertices exist at the top of the tree crown, the highest tree height at the top of the tree crown is determined as a single tree vertex and stored in the file 29 (Pi).
表示処理部19は決定した頂点を例えば○印(△印、×印、番号等の識別)にして画面に表示する。このとき、写真画像と重ねて表示してもよい。 The display processing unit 19 displays the determined vertex on the screen, for example, with a circle (identification such as a triangle, x, number, etc.). At this time, it may be displayed so as to overlap with the photographic image.
出力部30は、ファイル29の頂点Piの座標(XY)に樹木番号を付けてプリンタ(図示せず)又は画面に表示する。このとき、樹木高も表示してもよい。 The output unit 30 attaches a tree number to the coordinates (XY) of the vertex Pi of the file 29 and displays it on a printer (not shown) or a screen. At this time, the tree height may also be displayed.
(動作説明)
上記のように構成された樹木頂点特定装置について以下に動作を説明する。本実施の形態では表示部13にデータベース10のDSM及びデータベース11のDEM並びにデジタル写真を重ね表示している。
(Description of operation)
The operation of the tree vertex specifying apparatus configured as described above will be described below. In the present embodiment, the display unit 13 displays the DSM of the database 10, the DEM of the database 11 and the digital photograph in an overlapping manner.
図2は本実施の形態の樹木頂点認識装置の概略動作を説明するフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart for explaining the schematic operation of the tree vertex recognition apparatus of the present embodiment.
本実施の形態では、樹木高算出部14が航空レーザ計測により取得されたデータ(DSM:Digital Surface Model)を読み込む(S1)。また、地盤のグリッドデータ(以下、DEM:Digital Elevation Model)を読み込む(S2)。 In the present embodiment, the tree height calculation unit 14 reads data (DSM: Digital Surface Model) acquired by aviation laser measurement (S1). Further, the grid data of the ground (hereinafter referred to as DEM: Digital Elevation Model) is read (S2).
そして、樹木高算出部14がDSMとDEMデータの差分Zci(Zci、Zci・・)をとり樹木高グリッドデータDiとして、ファイル15に保存する(S3)。 Then, the tree height calculation unit 14 takes the difference Zci (Zci, Zci...) Between the DSM and DEM data and stores it in the file 15 as tree height grid data Di (S3).
この樹木高のグリッドデータDiに対して、平滑フィルタ部16(Average filter16ともいう)が3×3範囲で順次平均化し、ファイル26に保存(樹木高のグリッドデータDdi(Dd1、Dd2、・・・))する(S4)。 A smoothing filter unit 16 (also referred to as “Average filter 16”) sequentially averages the tree height grid data Di in a 3 × 3 range and stores it in the file 26 (tree height grid data Ddi (Dd1, Dd2,...). )) (S4).
次に、尾根谷度算出部17が2m範囲毎(Ddi)に地上開度及び地下開度を算出する(S5)。次に、地下開度及び地上開度を用いて尾根谷度算出部17が「尾根谷度」データを作成することによって樹冠の立体形状の特徴を判別できるようにした尾根谷画像を得てファイル18に保存する(S6)。 Next, the ridge valley degree calculation part 17 calculates the ground opening degree and the underground opening degree for every 2 m range (Ddi) (S5). Next, the ridge valley degree calculation part 17 uses the underground opening degree and the ground opening degree to create a “ridge valley degree” data, thereby obtaining a ridge valley image that can distinguish the characteristics of the three-dimensional shape of the crown. 18 (S6).
尾根谷度は次の様に算出する。樹木高のグリッドデータDdiを用いて、8方向(=全方位)に探索して地上開度(φ1)と地下開度(φ2)を求める。 The ridge valley degree is calculated as follows. Using the grid data Ddi of the tree height, search is made in eight directions (= all directions) to obtain the ground opening (φ1) and the underground opening (φ2).
検索範囲は1m・2m・5m・10mの4通り試算し、樹冠形状を適切に表現できた2mに決定した。 The search range was 4m, 1m, 2m, 5m, and 10m, and was determined to be 2m that could properly represent the crown shape.
そして、検索範囲2mにおける大まかな地形を表す、地上開度と地下開度に挟まれる角度の2等分線を尾根谷度(φ3)と定義していく(図9参照)。この尾根谷度のデータDeiは表示処理部19によって表示(尾根谷度画像)される。 Then, the bisector of the angle between the ground opening and the underground opening that represents the rough topography in the search range 2 m is defined as the ridge valley degree (φ3) (see FIG. 9). The data Dei of the ridge valley degree is displayed by the display processing unit 19 (ridge valley degree image).
さらに、尾根谷度のデータDeiに局所最大値フィルタ20を順次適用し(S7)、これをファイル27に保存する。 Further, the local maximum value filter 20 is sequentially applied to the data Dei of the ridge valley degree (S7), and is stored in the file 27.
このとき、樹冠の大きさに限らず最小のエリアサイズである3×3範囲に固定して、樹頂点ではなく「樹頂点の候補点」を抽出し、ファイル22に樹木頂点候補Dgh(dg1、・・)として保存する(S8)。この3×3範囲に固定したのは、例えば5×5にすると、樹木頂点候補が存在しない樹冠上部が多くなるという実験結果を得たので、3×3範囲とした。 At this time, not only the size of the tree crown but also the minimum area size is fixed to a 3 × 3 range, and “tree candidate points” are extracted instead of tree vertices, and tree vertex candidates Dgh (dg1,. Save as (..) (S8). The 3 × 3 range is fixed because, for example, when it is 5 × 5, an experimental result has been obtained that the upper part of the crown where there are no tree vertex candidates is obtained.
一方で、「尾根谷度>0」は尾根地形を表現し、「尾根谷度<0」は谷地形を表現するといった性質を利用して、樹木頂点候補抽出部21が尾根谷度データに森林の状態に応じた閾値を設けることによって樹冠の上部を抽出して(S9)、冠上部抽出部24をラベリング化する(S10)。 On the other hand, using the property that “ridge valley degree> 0” expresses ridge topography and “ridge valley degree <0” expresses valley topography, the tree vertex candidate extraction unit 21 converts the forest into the ridge valley degree data. The upper part of the tree crown is extracted by providing a threshold value corresponding to the state (S9), and the upper crown extraction part 24 is labeled (S10).
さらに、樹木頂点決定部25が樹頂候補点と樹冠上部エリア毎に、樹木頂点候補点の中から最高樹木高を求め、その点を樹木頂点と決定(S11)し、これを樹木頂点として抽出する(S12)。この樹木頂点の決定については後述する。 Further, the tree vertex determining unit 25 obtains the highest tree height from the tree vertex candidate points for each of the tree top candidate points and the crown upper area, determines that point as the tree vertex (S11), and extracts this as the tree vertex. (S12). The determination of the tree vertex will be described later.
図3は本実施の形態の樹木頂点認識装置の尾根谷度を求める処理を説明するフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart for explaining processing for obtaining the ridge valley degree of the tree vertex recognition apparatus of the present embodiment.
本実施の形態では、表示部13にオルソフォト画像を表示している(S30)。 In the present embodiment, an orthophoto image is displayed on the display unit 13 (S30).
樹木高算出部14は、DSM(X、Y、Z)及びDEM(X、Y、Z)とを読み込み(S31)、差Zciを求め(S32)、これらを樹木高のグリッドデータDi(D1、D2、・・・)としてファイル15に保存する。 The tree height calculation unit 14 reads DSM (X, Y, Z) and DEM (X, Y, Z) (S31), obtains a difference Zci (S32), and obtains the tree height grid data Di (D1, D2). D2... Are stored in the file 15.
この樹木高データDiは、図4に示すように、座標(X,Y:平面直角座標)と樹木高Zciとが対応させられたデータとなる。 As shown in FIG. 4, the tree height data Di is data in which coordinates (X, Y: plane rectangular coordinates) are associated with the tree height Zci.
次に、平滑フィルタ部16がファイル15の多数の樹木高のグリッドデータDiに対してフィルタ16で順次平均化(3×3範囲)し(S33)、この樹木高のグリッドデータDdiをファイル26に保存する。 Next, the smoothing filter unit 16 sequentially averages (3 × 3 range) the grid data Di of a large number of tree heights in the file 15 with the filter 16 (S33), and the grid data Ddi of the tree height is stored in the file 26. save.
次に、尾根谷度算出部17は、個々のDdiにおいて2m範囲で順次、尾根谷度を求めることによって樹冠の立体形状の特徴を判別する(S34)。 Next, the ridge valley degree calculation part 17 discriminate | determines the characteristic of the solid shape of a tree by calculating | requiring a ridge valley degree sequentially in 2 m range in each Ddi (S34).
尾根谷度は、8方向に探索(木の種類によって1m、5m、10mで行う場合もある)して地上開度と地下開度とを求め、地上開度と地下開度との差を2で割ることで求める(S34)。つまり、樹木の冠部(葉、枝)の立体形状の特徴が求められる。 The ridge valley degree is searched in 8 directions (may be performed at 1m, 5m, 10m depending on the type of tree) to obtain the ground opening and the underground opening, and the difference between the ground opening and the underground opening is 2 It is obtained by dividing by (S34). That is, the feature of the three-dimensional shape of the crown (leaves, branches) of the tree is required.
ファイル26の樹木高のグリッドデータDdiを用いて、図5に示すように8方向(=全方位)に探索して地上開度(φ1)と地下開度(φ2)を求める。検索範囲は樹冠の立体形状の特徴を適切に表現できた2mに決定している。 Using the tree height grid data Ddi of the file 26, as shown in FIG. 5, search is made in eight directions (= all directions) to obtain the ground opening (φ1) and the underground opening (φ2). The search range is determined to be 2m, which can properly represent the three-dimensional shape of the tree crown.
図6は任意の検索範囲における樹木高のグリッドデータDdiを距離と高さからなる軸にプロットしたものである。また、図6の黒点は0.5m間隔のグリッドデータDdiを示す(2m範囲は図示せず)。 FIG. 6 is a plot of tree height grid data Ddi in an arbitrary search range on an axis composed of distance and height. Also, the black dots in FIG. 6 indicate grid data Ddi at intervals of 0.5 m (2 m range is not shown).
つまり、図6は着目する標本地点から任意半径の範囲で一方向を見た場合の大まかな樹冠形状を表している。そして、この図6において、φ1が地上開度(地上角)であり、φ2が地下開度(地下角)である。そして、図7(a)(b)では地上開度と地下開度に挟まれる角度の2等分線と距離軸(水平軸)とで挟まれた角度を尾根谷度(φ3)と定義している。また、図7の黒点は0.5m間隔のグリッドデータDdiを示す(2m範囲は図示せず)
本形態では索範囲を2mとして、尾根谷度(φ3)を求め、尾根谷度のデータ(以下樹冠立体形状の特徴データDei(Dei:De1、De2・・・)としてファイル18に保存する(S36)。
That is, FIG. 6 represents a rough crown shape when one direction is viewed within a range of an arbitrary radius from the sample point of interest. In FIG. 6, φ1 is the ground opening (ground angle), and φ2 is the underground opening (ground angle). 7 (a) and 7 (b), the angle between the bisector of the angle between the ground opening and the underground opening and the distance axis (horizontal axis) is defined as the ridge valley degree (φ3). ing. Further, the black dots in FIG. 7 indicate grid data Ddi at intervals of 0.5 m (2 m range is not shown).
In this embodiment, the cord range is set to 2 m, the ridge valley degree (φ3) is obtained, and stored in the file 18 as ridge valley degree data (hereinafter, crown three-dimensional shape feature data Dei (Dei: De1, De2...)) (S36). ).
図8が樹木高をY軸とし距離をX軸として軌跡Aiの樹冠形状を表現した説明図である。図9が尾根谷度をY軸にし距離をX軸として軌跡Aiの樹冠の立体形状の特徴を表現した説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram representing the crown shape of the locus Ai with the tree height as the Y axis and the distance as the X axis. FIG. 9 is an explanatory diagram expressing the features of the three-dimensional shape of the crown of the locus Ai with the ridge valley degree as the Y axis and the distance as the X axis.
つまり、図9に示すように尾根谷度で軌跡Aiの樹冠の立体形状の特徴を表現すると、図8より顕著に樹冠間の境界が現れる。図8及び図9の番号(1)〜(6)は写真から肉眼で読み取った樹冠エリアを示すものである。 That is, as shown in FIG. 9, when the features of the three-dimensional shape of the crown of the locus Ai are expressed by the ridge valley degree, the boundary between the crowns appears more conspicuously than in FIG. The numbers (1) to (6) in FIG. 8 and FIG. 9 indicate the crown area read from the photograph with the naked eye.
単木としての認識しやすさを向上するには、樹頂点とエッジ部分の値の差が大きいこと、樹頂点において値が同傾向を示すこと、エッジにおいて値が同傾向を示すこと等が挙げられる。図9に示すように、従来までの「高さ」データより本手法の「尾根谷度」データの方が先にあげた条件を満たしていることがわかる。これにより、樹冠ポリゴンを自動作成する際の精度向上に寄与することができる。 In order to improve the ease of recognition as a single tree, the difference between the values of the tree vertices and the edge part is large, the values show the same tendency at the tree vertices, the values show the same tendency at the edges, etc. It is done. As shown in FIG. 9, it can be seen that the “ridge valley degree” data of the present method satisfies the above-mentioned conditions than the conventional “height” data. Thereby, it can contribute to the accuracy improvement at the time of creating a crown crown polygon automatically.
図9においては、尾根谷度がマイナスの値となる点から急激に+方向にあがり、そして急激にマイナスの値となる点までの範囲が単木の樹冠部であることが分かる。 In FIG. 9, it can be seen that the range from the point where the ridge valley degree has a negative value to the point where it suddenly increases in the positive direction and then suddenly becomes a negative value is the crown portion of the single tree.
また、図11は頂点候補と樹頂点の選定法を説明する図であり、各樹冠上部で樹木高が最も高い候補を選定することし示している。この樹木頂点の決定については詳細に後述する。 FIG. 11 is a diagram for explaining a method for selecting vertex candidates and tree vertices, and shows that a candidate having the highest tree height is selected at the top of each tree crown. The determination of the tree vertex will be described later in detail.
次に、尾根谷度算出部17は、求めた尾根谷度を樹冠立体形状の特徴データDeiとしてファイル18(XYが対応させられている)に保存(図10参照)する(S36)。 Next, the ridge valley degree calculation part 17 preserve | saves the calculated | required ridge valley degree in the file 18 (XY is matched) as the characteristic data Dei of a crown solid shape (refer FIG. 10) (S36).
前述の地上開度は、各要素(Ddi)に対し、その要素から8方向に探索し、考慮距離内で最大傾斜角を求める。8方向それぞれの最大傾斜角の平均を、天頂からの角度で表す。なお、地上開度の値は考慮範囲に依存し、判読を行いたい対象のスケールに合わせて設定する必要がある。 The above-mentioned ground opening is searched for each element (Ddi) in eight directions from the element, and the maximum inclination angle is obtained within the consideration distance. The average of the maximum inclination angles in each of the 8 directions is expressed as the angle from the zenith. Note that the value of the ground opening depends on the range to be considered and must be set according to the scale of the object to be read.
また、地下開度は各要素に対し、その要素から8方向に探索し、考慮距離内で最小傾斜角を求める。8方向それぞれの最小傾斜角の平均を、天頂からの角度で表す。地上開度と同様に、値は考慮範囲に依存し、判読を行いたい対象のスケールに合わせて設定する必要がある。 The underground opening is searched for each element in eight directions from the element, and the minimum inclination angle is obtained within the considered distance. The average of the minimum inclination angles in each of the 8 directions is expressed as the angle from the zenith. As with the ground opening, the value depends on the range to be considered and must be set according to the scale of the object to be interpreted.
尾根谷度は、算出された地上開度から地下開度を引き、2で割ることによって計算する。尾根地形は値がプラスになり、谷地形は値がマイナスで表現される。 The ridge valley degree is calculated by subtracting the underground opening from the calculated ground opening and dividing by 2. Ridge terrain has a positive value and valley terrain has a negative value.
そして、図2の樹木頂点抽出処理に進む。樹木頂点抽出処理のステップS7でファイル18の樹冠立体形状の特徴データDei(De1、De2・・)に対して3×3の局所最大値フィルタ20(3×3範囲のウインドウを用いる)を適用して、これをファイル27に保存(Dfi)する。 And it progresses to the tree vertex extraction process of FIG. In step S7 of the tree vertex extraction process, the 3 × 3 local maximum value filter 20 (using a window of 3 × 3 range) is applied to the crown solid shape feature data Dei (De1, De2,...) Of the file 18. This is saved in the file 27 (Dfi).
ステップS8で、樹木頂点候補抽出部21が樹冠エリア((1)、(2)・・)に存在するピーク点の樹冠立体形状の特徴データDfi(図11参照)を頂点候補(以下Dgi)として抽出し、ファイル22に保存する(図12参照)。具体的にはファイル18のデータの値とファイル27の同じ座標値のデータの値が同値の場合を「1」と、他を「0」としてファイル22に定義する(図12参照)。 In step S8, the tree vertex candidate extraction unit 21 uses the crown solid feature data Dfi (see FIG. 11) of the peak point existing in the crown area ((1), (2),...) As a vertex candidate (hereinafter referred to as Dgi). Extracted and stored in the file 22 (see FIG. 12). Specifically, the value of the data in the file 18 and the data of the same coordinate value in the file 27 are defined as the same value in the file 22 as “1” and the others as “0” (see FIG. 12).
ここで、局所最大フィルタ部20及び樹木頂点候補抽出部21の処理について説明を補充する。 Here, the description of the processes of the local maximum filter unit 20 and the tree vertex candidate extraction unit 21 will be supplemented.
つまり、局所最大フィルタ部20(Local max filter20ともいう)は、ファイル18の樹冠立体形状の特徴データDei(De1、De2・・)に3×3範囲のウインドウをかけ、このウインドウ内で最大となる値をウィンドウの中央値に置き換える処理を順次行う。これらを樹冠立体形状の特徴データDfiとしてファイル27に保存する。 That is, the local maximum filter unit 20 (also referred to as Local max filter 20) applies a window of 3 × 3 range to the feature data Dei (De1, De2,...) Of the crown three-dimensional shape of the file 18, and becomes the maximum in this window. The process of replacing the value with the median value of the window is sequentially performed. These are stored in the file 27 as the canopy solid shape feature data Dfi.
そして、樹木頂点候補算出部21が樹冠立体形状の特徴データDfi(XY、尾根谷度)とファイル18のDei(XY、尾根谷度)とを比較し、同じものを頂点候補Dgiとしてファイル22に保存している。 Then, the tree vertex candidate calculation unit 21 compares the crown three-dimensional shape feature data Dfi (XY, degree of ridge valley) with Dei (XY, degree of ridge valley) of the file 18, and the same data is stored in the file 22 as the vertex candidate Dgi. Saved.
一方、ステップS9で樹冠上部抽出部23が「尾根谷度>0」は尾根地形を表現し、「尾根谷度<0」は谷地形を表現するといった性質を利用して、ファイル18の尾根谷度データ(樹冠立体形状の特徴データDei)に森林の状態に応じた閾値を設けることによって樹冠の上部のデータDeiを抽出し、これを樹冠上部のデータDhi(Dh1、Dh2・・・)としてファイル24に保存する(図13参照)。 On the other hand, in step S9, the upper crown extraction unit 23 uses the property that “ridge valley degree> 0” represents ridge topography and “ridge valley degree <0” represents valley topography. The data Dei at the upper part of the canopy is extracted by setting a threshold value corresponding to the forest condition in the degree data (feature data Dei of the three-dimensional shape of the crown), and this is filed as data Dhi (Dh1, Dh2,...) 24 (see FIG. 13).
図13(a)の樹冠の上部のデータDhiは、閾値を超えるDeiを抽出したものであり、例えば番号1のエリアのデータDeiは、(Xh5、Yh5)を「1」、(Xh6、Yh6)を「1」・・(Xh10、Yh10)を「1」として示している。 The data Dhi in the upper part of the tree crown of FIG. 13A is obtained by extracting Dei exceeding the threshold. For example, the data Dei in the area of number 1 is (Xh5, Yh5) is “1”, (Xh6, Yh6) Is represented as “1” (Xh10, Yh10) as “1”.
図13の(b)は図13(a)を具体的に示すものであり、閾値を超えた頂点は「1」とする。「1」が連続している範囲が樹冠上部である。 FIG. 13B specifically shows FIG. 13A, and the vertex exceeding the threshold is set to “1”. The range where “1” continues is the upper part of the tree crown.
そして、ステップS10でファイル24の中の頂点候補DhiのXhi、Yhiをポリゴン化(座標Xhi、Yhiと色情報)して表示処理部19によってラベルリング(纏まったエリアを(上部)にラベルを振る)させる(図14参照)。 In step S10, Xhi and Yhi of the vertex candidate Dhi in the file 24 are converted into polygons (coordinates Xhi and Yhi and color information), and the display processing unit 19 labels the label ring (the collected area (upper)). (See FIG. 14).
次に、ステップS11で樹木頂点決定部25は、ファイル24の樹冠の上部のデータDhi(Dh1、Dh2・・)とファイル22の頂点候補Dgi(Dg1、Dg2・・)とを重ね合わせ一致したものを仮の頂点と決定する。そして、樹冠上部のエリア内に複数の仮の頂点が存在するときは、この樹冠上部のエリア(図8、図9においては、番号1、2・・のエリア)で最も樹木高が高いものを単木の頂点として決定し、これをファイル29に保存する(Pi)。表示処理部19は決定した頂点を画面に表示する(図15参照)。すなわち、例えば、頂点候補Dgiは図16に示すように表示されるが、頂点決定された画像は図17に示すようになる。 Next, in step S11, the tree vertex determining unit 25 superimposes and matches the data Dhi (Dh1, Dh2...) On the top of the tree of the file 24 and the vertex candidate Dgi (Dg1, Dg2. Is determined as a temporary vertex. When there are a plurality of temporary vertices in the upper area of the tree crown, the area with the highest tree height in the upper area of the tree crown (the areas of numbers 1, 2,... In FIGS. 8 and 9). It is determined as a vertex of a single tree, and this is stored in the file 29 (Pi). The display processing unit 19 displays the determined vertex on the screen (see FIG. 15). That is, for example, the vertex candidate Dgi is displayed as shown in FIG. 16, but the vertex-determined image is as shown in FIG.
前述の頂点の決定について説明を補充する。例えば、図18の(a)に示すように、ファイル24に第1列目が「00110011100」、第2列目が「01111011110」、第3列目が「00110001000」、第4列目が「00000100011」という具合に頂点上部域が得られた場合に、図18(b)に示すように、「1」が隣接するまとまり(「0」が区切り)を1つの樹冠上部としてまとまり毎に通し番号を割り振っていく。 The explanation of the above-described vertex determination will be supplemented. For example, as shown in FIG. 18A, in the file 24, the first column is “00110011100”, the second column is “011111011110”, the third column is “001110001000”, and the fourth column is “00000100011”. When the upper apex area is obtained, as shown in FIG. 18 (b), a serial number is assigned to each group, with “1” adjacent groups (“0” separated) as one crown top. To go.
そして、例えば、同一高の頂点が樹冠内に複数の頂点が存在することになると、一度、ファイル28のデータDQiを表示させて、オペレータによって指定させ、指定されたものを頂点Piと決定してファイル29に保存する。 For example, if there are a plurality of vertices in the crown having the same height, the data DQi of the file 28 is displayed once and designated by the operator, and the designated one is determined as the vertex Pi. Save to file 29.
次に、尾根谷度について説明を補充する。尾根谷度の特徴としては、図19に示すようなsinカーブの地形を考えると、尾根地形は「尾根谷度>0」、谷地形は「尾根谷度<0」で表現されるとともに、中腹のところで「尾根谷度=0」となることが挙げられる。 Next, the explanation about the ridge valley is supplemented. As the characteristics of the ridge valley degree, considering the topography of the sin curve as shown in FIG. 19, the ridge terrain is represented by “ridge valley degree> 0”, the valley terrain is represented by “ridge valley degree <0”, By the way, it is mentioned that “degree of ridge valley = 0”.
ここで、わかりやすくするために、理想の樹木が図19に示すような形状をしているとすると、樹頂点では「尾根谷度>0」となっており、必ず「尾根谷度=0」となる点を通過して樹冠のエッジに到達し、そこでは「尾根谷度<0」となっていると考えられる。したがって、樹冠の上部は「尾根谷度>0」で定義できると言える。 Here, for the sake of easy understanding, if an ideal tree has a shape as shown in FIG. 19, “ridge valley degree> 0” at the top of the tree, and always “ridge valley degree = 0”. It reaches the edge of the canopy by passing through the point, where it is considered that the “ridge valley degree <0”. Therefore, it can be said that the upper part of the canopy can be defined as “degree of ridge valley> 0”.
このことを利用して、本業務では、図20に示すように樹頂点を絞り込むこととした。つまり、尾根谷度の値を利用することによって樹冠上部を抽出し、この抽出した中に存在する樹頂候補点のうち、最も樹高(DSM-DEM)が高い候補点を樹頂点として選定することとした。 Utilizing this fact, in this work, tree vertices are narrowed down as shown in FIG. In other words, the top of the tree crown is extracted by using the value of the ridge valley degree, and the candidate point having the highest tree height (DSM-DEM) is selected as the tree vertex among the candidate tree top points existing in this extraction. It was.
尾根谷度の閾値について説明を補充する。 The explanation is supplemented about the threshold value of the ridge valley degree.
尾根谷度に閾値を設定して樹冠上部を抽出する際、図21に示すように閾値αの場合には樹木5が抽出できなくなってしまうことがわかる。一方で、閾値βの場合には樹木5と樹木6が一本として認識されてしまう。このように、閾値によって抽出される樹頂点が左右されしまう問題を抱えている。 When the threshold is set for the ridge valley degree and the upper part of the tree crown is extracted, it is understood that the tree 5 cannot be extracted in the case of the threshold α as shown in FIG. On the other hand, in the case of the threshold value β, the trees 5 and 6 are recognized as one. Thus, there is a problem that the tree vertex extracted by the threshold is affected.
したがって、ここでは、樹冠上部を抽出するための最適な閾値について検討することとした。具体的には、尾根谷度の閾値を「10,15,20,25,30」の5種類に設定して、樹頂点の抽出結果が最も良いものを採用することとした。絞込み後の樹頂点の集計結果を表1に示す。
表1を見ると、「尾根谷度>20」での結果が最もよかったことがわかる。これと比較して「尾根谷度>10」での抽出本数が少ない理由は隣接する樹冠が一つとして認識されたためである。また、「尾根谷度>30」での抽出本数が少ない理由は、閾値を高く設定したために抽出できなかった樹冠があったためである。 Looking at Table 1, it can be seen that the result with “degree of ridge valley> 20” was the best. Compared to this, the reason why the number of extracted trees with “ridge ridge degree> 10” is small is that the adjacent tree crown was recognized as one. Also, the reason why the number of extractions with “ridge ridge degree> 30” is small is that there was a crown that could not be extracted because the threshold was set high.
従って、樹冠上部を抽出するための尾根谷度の閾値は「20」が最適であることがわかった。樹冠上部の抽出画像は図14、絞込み後の樹頂点抽出画像は図15に示している。 Therefore, it was found that “20” is the optimum threshold for the ridge valley degree for extracting the upper part of the tree crown. The extracted image of the upper part of the tree crown is shown in FIG. 14, and the extracted tree vertex extracted image is shown in FIG.
上記のようにある山林の樹冠の頂点を算出することによって、単木を特定できるので山林の資産の管理等に適用できる。例えば、出力部30がファイル29の頂点のデータPi(X、Y、Z)を出力して印刷させると、本数と高さが分かるので山林の価値等が自動的に把握できる。 By calculating the apex of the canopy of a certain forest as described above, a single tree can be specified, so that it can be applied to management of forest assets. For example, when the output unit 30 outputs and prints the vertex data Pi (X, Y, Z) of the file 29, the number and height can be known, so that the value of the forest can be automatically grasped.
図22においては、樹木頂点を算出した後で樹冠ポリゴンを作成している。樹冠ポリゴン作成は、ステップS12で抽出された樹木頂点とファイル18の尾根谷度を用いてWetershedアリゴリズムにより、樹冠ポリゴン(図23参照)を生成する(S13、S15)。 In FIG. 22, the crown polygon is created after calculating the tree vertex. In creating the canopy polygon, a canopy polygon (see FIG. 23) is generated by the Wetershed algorithm using the tree vertices extracted in step S12 and the ridge valley degree of the file 18 (S13, S15).
また、ステップS13の閾値の決定方法は下記の通りである。 The threshold value determination method in step S13 is as follows.
例えばオルソフォト画像において任意の線(軌跡Ai)を引き、尾根谷度算出部が尾根谷度の横断図を作成し、これを表示する(図9に該当)。 For example, an arbitrary line (trajectory Ai) is drawn in the orthophoto image, and the ridge valley degree calculation unit creates a cross section of the ridge valley degree and displays it (corresponding to FIG. 9).
次に、この横断線のスタートからの追加距離(図9のX軸に相当)を追い、表示部のオルソ画像の樹冠と樹冠の境界を探す。 Next, an additional distance from the start of the crossing line (corresponding to the X axis in FIG. 9) is followed to search for the crown of the ortho image on the display portion and the boundary between the crowns.
そして、境界位置の追加距離を見て、その追加距離の尾根谷度(尾根谷度算出部が算出して表示させる)を図9から作業者が読み取る。 Then, by looking at the additional distance of the boundary position, the operator reads the ridge valley degree (calculated and displayed by the ridge valley degree calculation unit) of the additional distance from FIG.
この行程を繰り返し、樹冠上部が形成される尾根谷度を読み取る。 This process is repeated to read the degree of ridge valley where the upper crown is formed.
図9の(1)では0と-50、(2)では-50と-20、(3)では-20と0、(4)では0と0、(5)では0と10、(6)では10と-10となった。 Figure 9 (1) 0 and -50, (2) -50 and -20, (3) -20 and 0, (4) 0 and 0, (5) 0 and 10, (6) Then it became 10 and -10.
この結果から、(1)〜(6)が分かれる尾根谷度10を閾値とする。 From this result, the ridge valley degree 10 in which (1) to (6) are separated is set as a threshold value.
閾値を0とすると(5)と(6)が一つの樹冠上部になるため、0は不採用とする。 If the threshold value is 0, (5) and (6) will be at the top of one tree crown, so 0 is not adopted.
閾値を30とすると(2)では樹冠上部が2つ形成され、(5)が樹冠上部にならないので、これも不採用とする。よって、図9では尾根谷度10程度が閾値としてふさわしいことになる。このようにして決定した閾値を用いている。 If the threshold is 30 (2), two upper crowns will be formed, and (5) will not be the upper crown. Accordingly, in FIG. 9, a ridge valley degree of about 10 is suitable as a threshold value. The threshold value thus determined is used.
なお、上記実施の形態では航空写真を用いて説明したが、樹木高のグリッドデータ又はDEM、DSMにグレイスケールを割り当ててもよい。 Although the above embodiment has been described using aerial photographs, gray scale may be assigned to the tree height grid data, DEM, or DSM.
例えば、地上開度と地下開度の差分画像をグレイに、傾斜を赤のチャンネルにいれて、擬似カラー画像を作成することにより、尾根や山頂部分を白っぽく、また谷や窪地を黒っぽく表現し、傾斜が急な部分ほど赤く表現する。このような表現の組み合わせにより、1枚でも立体感のある画像(立体赤色化マップともいう)を用いてもよい。 For example, the difference image between the ground opening and the underground opening is gray, the slope is put in the red channel, and by creating a pseudo color image, the ridge and the summit part are made whitish, and the valley and the depression are made darker, The steeper slope is expressed in red. With such a combination of expressions, even one image having a stereoscopic effect (also referred to as a stereoscopic red map) may be used.
例えば、地上開度の値が40度から120度程度の範囲に収まる場合は、50度から110度をグレイスケールに対応させ、255諧調に割り当てる。つまり、尾根の部分(凸部)の部分ほど地上開度の値が大きいので、色が白くなる。 For example, when the value of the ground opening is within a range of about 40 degrees to 120 degrees, 50 degrees to 110 degrees is assigned to 255 gradations corresponding to the gray scale. That is, the ridge portion (convex portion) has a larger value of the ground opening, so the color becomes white.
また、本実施の形態は、図24に示すようなコンピュータシステムVPSによって実現するのが好ましい。VPS1は、ワークステーション、プロセッサ、マイクロコンピュータ、ロジック、レジスタ等の適宜な組み合わせからなる中央情報処理装置(CPU)と、この中央情報処理装置に必要な制御・操作情報を入力するキーボード(KB)、マウス、対話型ソフトスイッチ、外部通信チャネル等を含む情報入力部と、中央情報処理装置から出力された情報を広義な意味で表示・伝送するディスプレイ、プリンタ、外部通信チャネル等を含む情報出力部と、中央情報処理装置に読み込まれるオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム等の情報が格納されたロム(ROM)と、中央情報処理装置で随時処理すべき情報及び中央情報処理装置から随時書き込まれる情報を格納するラム(RAM)等とを備える。ROM、RAMを適宜統合、細分化することは差し支えない。 Further, this embodiment is preferably realized by a computer system VPS as shown in FIG. The VPS 1 includes a central information processing device (CPU) composed of an appropriate combination of workstation, processor, microcomputer, logic, registers, etc., and a keyboard (KB) for inputting control / operation information necessary for the central information processing device, An information input unit including a mouse, an interactive soft switch, an external communication channel, etc., and an information output unit including a display, a printer, an external communication channel, etc. that display and transmit information output from the central information processing device in a broad sense A ROM that stores information such as an operating system and application programs read by the central information processing apparatus, and a ram that stores information to be processed by the central information processing apparatus and information to be written from the central information processing apparatus at any time. (RAM) and the like. It is possible to integrate and subdivide ROM and RAM as appropriate.
前述のアプリケーションプログラムは、本実施の形態の、樹木高算出部14と、尾根谷度算出部17と、表示処理部19と、局所最大フィルタ20(Local max filterともいう)と、樹木頂点候補抽出部21と、樹冠上部抽出部23と、樹木頂点決定部25と、出力部30等である。 The application program described above includes a tree height calculation unit 14, a ridge valley calculation unit 17, a display processing unit 19, a local maximum filter 20 (also referred to as a Local max filter), and tree vertex candidate extraction according to the present embodiment. A unit 21, an upper crown extraction unit 23, a tree vertex determination unit 25, and an output unit 30.
本実施形態では、開度という概念を用いている。開度は当該地点が周囲に比べて地上に突き出ている程度及び地下に食い込んでいる程度を数量化したものである。つまり、地上開度は、着目する標本地点から距離Lの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Lの範囲における地下の広さを表している。 In this embodiment, the concept of opening is used. The degree of opening is a quantification of the extent that the point is protruding above the ground and the depth of penetration into the basement. In other words, the ground opening represents the size of the sky that can be seen within the distance L from the sample point of interest, and the underground opening is the basement in the range of distance L when looking up underground with a handstand. It represents the size.
開度は距離Lと周辺地形に依存している。一般に地上開度は周囲から高く突き出ている地点ほど大きくなり、山頂や尾根では大きな値をとり窪地や谷底では小さい。逆に地下開度は地下に低く食い込んでいる地点ほど大きくなり、窪地や谷底では大きな値をとり山頂や尾根では小さい。 The opening degree depends on the distance L and the surrounding terrain. In general, the ground opening increases as the point protrudes higher from the surroundings, and takes a larger value at the summit and ridge and smaller at the depression and valley bottom. On the contrary, the underground opening becomes larger as the depth of penetration into the basement is greater, with a large value at the depression and valley bottom, and a small value at the summit and ridge.
また、開度図は計算距離の指定によって、地形規模に適合した情報抽出が可能であり、方向性及び局所ノイズに依存しない表示が可能である。 In addition, the opening degree map can extract information suitable for the size of the terrain by specifying the calculation distance, and can display without depending on directionality and local noise.
つまり、尾根線及び谷線の抽出に優れており、豊富な地形・地質情報が判読できるものであり、一定範囲のDEMデータ上において、設定した当該地点Aから8方向のいずれか一方を見たときに最大頂点となる点Bを結ぶ直線L1と、水平線とがなす角度ベクトルθiを求める。この角度ベクトルの求め方を8方向に渡って実施し、これらを平均化したものを地上開度と称し、一定範囲のDEMデータ上(地表面:立体)に空気層を押し当てた立体を裏返した反転DEMデータの当該地点Aから8方向のいずれか一方を見たときに最大頂点となる点C(一番深い所に相当する)を結ぶ直線L2と、水平線とがなす角度を求める。この角度を8方向に渡って求めて平均化したのを地下開度ψiと称している。 In other words, it excels in the extraction of ridge lines and valley lines, and abundant topographical and geological information can be read, and one of the eight directions from the set point A was seen on a certain range of DEM data. An angle vector θi formed by the straight line L1 connecting the point B, which is sometimes the maximum vertex, and the horizontal line is obtained. This angle vector is calculated in eight directions, and the average of these is called the ground opening, and the solid with the air layer pressed against a certain range of DEM data (ground surface: solid) is turned over. Further, the angle formed by the straight line L2 connecting the point C (corresponding to the deepest point) that becomes the maximum vertex when any one of the eight directions from the point A of the inverted DEM data is viewed is obtained. Obtaining and averaging this angle over eight directions is referred to as underground opening ψi.
すなわち、地上開度は、着目点から一定距離までの範囲に含まれるDEMデータ上において、8方向毎に地形断面を生成し、それぞれの地点と着目点を結ぶ線L1の傾斜の最大値(鉛直方向から見たとき)を求める。このような処理を8方向に対して行う。傾斜の角度は天頂からの角度(平坦なら90度、尾根や山頂では90度以上、谷底や窪地では90度以下)である。 That is, the ground opening is a maximum value (vertical) of the slope of the line L1 that generates a topographic cross section for each of the eight directions on the DEM data included in the range from the point of interest to a certain distance and connects each point to the point of interest. (When viewed from the direction). Such processing is performed for eight directions. The angle of inclination is the angle from the zenith (90 degrees for flats, 90 degrees or more for ridges and peaks, and 90 degrees or less for valleys and depressions).
また、地下開度は、反転DEMデータの着目点から一定距離までの範囲において、8方向毎に地形断面を生成し、それぞれの地点と着目点を結ぶ線の傾斜の最大値(地表面の立体図において鉛直方向からL2を見たときには最小値)を求める。このような処理を8方向に対して行う。 In addition, the underground opening is generated by generating a topographical section for each of the eight directions in the range from the point of interest of the inverted DEM data to a certain distance, and the maximum value of the slope of the line connecting each point and the point of interest (solid surface solids). In the figure, the minimum value) is obtained when L2 is viewed from the vertical direction. Such processing is performed for eight directions.
地表面の立体図において鉛直方向からL2を見たときの角度ψiは、平坦なら90度、尾根や山頂では90度以下、谷底や窪地では90度以上である。 The angle ψi when viewing L2 from the vertical direction in the three-dimensional map of the ground surface is 90 degrees if flat, 90 degrees or less at the ridge or peak, and 90 degrees or more at the valley or depression.
つまり、地上開度と地下開度は、2つの基本地点A(iA,jA,HA)とB(iB,jB,HB)を考える。 That is, the ground opening and the underground opening consider two basic points A (iA, jA, HA) and B (iB, jB, HB).
AとBの距離は
P = {(iA − iB)2 + (jA − jB)2}1/2 …(1)
となる。
The distance between A and B is
P = {(i A − i B ) 2 + (j A − j B ) 2 } 1/2 … (1)
It becomes.
標高0mを基準として、標本地点のAとBの関係を示したものである。標本地点Aから標本地点Bを見た仰角θは
θ=tan-1{(HB−HA)/P}
で与えられる。θの符号は(1)HA<HB の場合には正となり、(2)HA>HB の場合には負となる。
The relationship between A and B at the sample point is shown with an altitude of 0 m as a reference. The elevation angle θ when viewing the sample point B from the sample point A is θ = tan −1 {(HB−HA) / P}.
Given in. The sign of θ is positive when (1) HA <HB, and negative when (2) HA> HB.
着目する標本地点から方位D距離Lの範囲内にある標本地点の集合を DSL と記述して、これを「着目する標本地点のD−L集合」を呼ぶことにする。ここで、
DβL :着目する標本地点の DSL の各要素に対する仰角のうちの最大値
DδL :着目する標本地点の DSL の各要素に対する仰角のうちの最小値
として、次の定義をおこなう。
A set of sample points within the range of the azimuth D distance L from the sample point of interest is described as DSL, and this is referred to as a “DL set of sample points of interest”. here,
DβL: Maximum value of the elevation angle for each element of DSL at the sample point of interest
DδL: The following definition is made as the minimum value of the elevation angle for each element of DSL at the sample point of interest.
定義1:着目する標本地点のD−L集合の地上角及び地下角とは、各々
DφL =90− DβL
及び
DψL =90+ DδL
を意味するものとする。
Definition 1: The ground angle and underground angle of the D-L set of sample points of interest are each
DφL = 90− DβL
as well as
DψL = 90 + DδL
Means.
DφL は着目する標本地点から距離L以内で方位Dの空を見ることができる天頂角の最大値を意味している。一般に言われる地平線角とはLを無限大にした場合の地上角に相当している。また、DψL は着目する標本地点から距離L以内で方位Dの地中を見ることができる天底角の最大値を意味している。Lを増大させると、 DSL に属する標本地点の数は増加することから、 DβL に対して非減少特性を持ち、逆に DδL は非増加特性を持つ。したがって DφL 及びDψLは共にLに対して非増加特性を持つことになる。 DφL means the maximum value of the zenith angle at which the sky in the direction D can be seen within a distance L from the sample point of interest. Generally speaking, the horizon angle corresponds to the ground angle when L is infinite. Further, DψL means the maximum value of the nadir angle at which the ground in the direction D can be seen within a distance L from the sample point of interest. When L is increased, the number of sample points belonging to DSL increases, so that DβL has a non-decreasing characteristic, while DδL has a non-increasing characteristic. Therefore, both DφL and DψL have non-increasing characteristics with respect to L.
測量学における高角度とは、着目する標本地点を通過する水平面を基準にして定義される概念であり、θとは厳密には一致しない。また地上角及び地下角を厳密に議論しようとすれば、地球の曲率も考慮しなければならず、定義1は必ずしも正確な記述ではない。定義1はあくまでもDEMを用いて地形解析をおこなうことを前提として定義された概念である。 High angle in surveying is a concept defined with reference to a horizontal plane passing through the sample point of interest, and does not exactly match θ. In addition, if the ground angle and the underground angle are to be strictly discussed, the curvature of the earth must be taken into consideration, and definition 1 is not necessarily an accurate description. Definition 1 is a concept defined on the assumption that terrain analysis is performed using DEM.
地上角及び地下角は指定された方位Dについての概念であったが、これを拡張したものとして、次の定義を導入する。 The ground angle and the underground angle are the concepts of the specified direction D, but the following definition is introduced as an extension of this.
定義II:着目する標本地点の距離Lの地上開度及び地下開度とは、各々 ΦL=(0φL +45φL +90φL +135φL +180φL +225φL +270φL +315φL )/8
及び
ΨL=(0ψL +45ψL +90ψL +135ψL +180ψL +225ψL +270ψL +315ψL )/8
を意味するものとする。
Definition II: The ground opening and the underground opening at the distance L of the sample point of interest are ΦL = (0φL + 45φL + 90φL + 135φL + 180φL + 225φL + 270φL + 315φL) / 8
And ψL = (0ψL + 45ψL + 90ψL + 135ψL + 180ψL + 225ψL + 270ψL + 315ψL) / 8
Means.
地上開度は着目する標本地点から距離Lの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Lの範囲における地下の広さを表している。 The ground opening represents the extent of the sky that can be seen within the distance L from the sample point of interest, and the underground opening represents the extent of the underground in the range of distance L when looking up underground with a handstand. Represents.
10 データベース
11 データベース
13 表示部
14 樹木高算出部
17 尾根谷度算出部
21 樹木頂点候補抽出部
23 樹冠上部抽出部
25 樹木頂点決定部
30 出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Database 11 Database 13 Display part 14 Tree height calculation part 17 Ridge degree calculation part 21 Tree vertex candidate extraction part 23 Tree crown upper part extraction part 25 Tree vertex determination part 30 Output part
Claims (9)
前記地域のDSMのグリッドデータを記憶したDSMのデータベースと、
樹木高グリッドデータが記憶される第1の記憶手段と、
平均化された樹木高グリッドデータが記憶される第2の記憶手段と、
樹冠立体形状の特徴データが記憶される第3の記憶手段と、
フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データが記憶される第4の記憶手段と、
樹木頂点候補が記憶される第5の記憶手段と、
樹冠上部のデータが記憶される第6の記憶手段とを用意し、
コンピュータに、
前記DEMのグリッドデータと前記DSMのグリッドデータとを読み込み、z値の差を
樹木高とし、このグリッドデータのx、y座標値と共に前記樹木高グリッドデータとして
前記第1の記憶手段に記憶するステップと、
前記樹木高グリッドデータに対して各データを中心とする所定範囲で平均化し、前記平
均化された樹木高グリッドデータとして前記第2の記憶手段に記憶するステップと、
前記平均化された樹木高グリッドデータ毎に、一定範囲内の尾根谷度を順次求めて、前
記x、y座標値と共に前記樹冠立体形状の特徴データとして前記第3の記憶手段に記憶す
るステップと、
前記樹冠立体形状の特徴データに対して各データを所定範囲内で最大となる尾根谷度に
置き換えるフィルタを順次適用し、これを前記フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データと
して前記第4の記憶手段に記憶するステップと、
前記フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データと前記樹冠立体形状の特徴データとを比較
し、同じものを前記樹木頂点候補として各々抽出して前記第5の記憶手段に記憶するステ
ップと、
前記樹冠立体形状の特徴データで森林の状態に応じた閾値以上のものを、前記樹冠上部
のデータとして、前記第6の記憶手段に記憶するステップと、
前記樹冠上部のデータの中で、隣接するまとまりを1つの樹冠上部エリアとし、前記樹
冠上部エリア内に存在する前記樹木頂点候補の中で最大のものを樹木頂点と決定するステ
ップと、
前記樹木頂点を所定の形状の画像にして表示部に表示又は前記樹木頂点の座標を出力す
るステップと
を行わせることを特徴とする樹木頂点認識方法。 A DEM database storing DEM grid data obtained by emitting lasers from above to areas including forests;
A DSM database storing grid data of the local DSM;
First storage means for storing tree height grid data;
Second storage means for storing averaged tree height grid data;
Third storage means for storing feature data of the crown three-dimensional shape;
Fourth storage means for storing feature data of the crown three-dimensional shape after filtering;
Fifth storage means for storing tree vertex candidates;
Providing a sixth storage means for the upper crown of the data is stored,
On the computer,
Reading the grid data of the DEM and the grid data of the DSM, setting the difference between the z values as a tree height, and storing the tree height grid data together with the x and y coordinate values of the grid data in the first storage means When,
Averaging the tree height grid data in a predetermined range centered on each data, and storing the averaged tree height grid data in the second storage means;
For each of the averaged tree height grid data, sequentially obtaining a ridge valley degree within a predetermined range, and storing it in the third storage means together with the x and y coordinate values as feature data of the canopy solid shape; ,
A filter that sequentially replaces each data with the ridge valley degree that is the maximum within a predetermined range is applied to the feature data of the crown three-dimensional shape, and the fourth storage means is used as the feature data of the crown three-dimensional shape after the filter. The step of storing in
Comparing the filtered crown crown shape feature data and the crown crown shape feature data, extracting the same as the tree vertex candidates and storing them in the fifth storage means;
Storing, in the sixth storage means, data on the crown crown shape characteristic data that is equal to or higher than a threshold value according to the state of the forest, as data on the crown top;
In the upper crown data, an adjacent cluster is set as one crown upper area, and the largest one of the tree vertex candidates existing in the upper crown area is determined as a tree vertex;
Trees vertex recognition method characterized by causing I rows and outputting the coordinates of the display or the tree vertexes on the display unit by the trees apex in a predetermined shape of the image.
前記コンピュータに、
前記平均化された樹木高グリッドデータに対して前記一定範囲内の地上開度及び地下開
度を求めるステップと、
求めた前記地上開度及び前記地下開度に対して、前記地上開度と前記地下開度に挟まれ
る角度のニ等分線と水平線とに挟まれた角度を前記尾根谷度として求めるステップと
を行わせることによって算出することを特徴とする請求項1記載の樹木頂点認識方法。 The calculation of the ridge valley degree is
To the computer,
Determining the ground opening and underground opening within the predetermined range for the averaged tree height grid data;
Obtaining the angle between the bisector of the angle between the ground opening and the underground opening and the horizontal line as the ridge valley degree with respect to the obtained ground opening and the underground opening; trees vertex recognition method of claim 1, wherein the calculating by the cause I line.
前記樹冠上部エリア内に存在する前記樹木頂点候補の中で最大のものが複数存在する場
合は、前記最大のものを仮の頂点とし、前記仮の頂点の画像を前記表示部に表示するステ
ップと、
前記仮の頂点の画像において、オペレータによって指定された前記仮の頂点を前記樹木
頂点として決定するステップと
を行わせることを特徴とする請求項1又は2記載の樹木頂点認識方法。 To the computer,
When there are a plurality of maximum tree vertex candidates existing in the upper tree crown area, the maximum one is a temporary vertex, and an image of the temporary vertex is displayed on the display unit; ,
The image of a vertex of the temporary, trees vertices recognition method according to claim 1 or 2, wherein the cause I rows and determining the vertices of the temporary designated by the operator as the tree apex.
前記コンピュータに、
前記地域のオルソフォト画像を前記第7の記憶手段から読み出して、前記樹木頂点の所
定の形状の画像又は前記樹木頂点の座標を前記地域のオルソフォト画像上に重ねて前記表
示部に表示するステップと
を行わせることを特徴とする請求項1、2又は3のいずれかに記載の樹木頂点認識方法。 Preparing a seventh storage means for storing the orthophoto image of the area;
To the computer,
Reading out the orthophoto image of the area from the seventh storage means, and displaying the image of a predetermined shape of the tree apex or the coordinates of the tree apex on the orthophoto image of the area on the display unit trees vertex recognition method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that cause I lines and.
EMのデータベースと、
前記地域のDSMのグリッドデータを記憶したDSMのデータベースと、
樹木高グリッドデータが記憶される第1の記憶手段と、
平均化された樹木高グリッドデータが記憶される第2の記憶手段と、
樹冠立体形状の特徴データが記憶される第3の記憶手段と、
フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データが記憶される第4の記憶手段と、
樹木頂点候補が記憶される第5の記憶手段と、
樹冠上部のデータが記憶される第6の記憶手段とを用いて、
コンピュータに、
前記DEMのグリッドデータと前記DSMのグリッドデータとを読み込み、z値の差を
樹木高とし、このグリッドデータのx、y座標値と共に前記樹木高グリッドデータとして
前記第1の記憶手段に記憶する手段、
前記樹木高グリッドデータに対して各データを中心とする所定範囲で平均化し、前記平
均化された樹木高グリッドデータとして前記第2の記憶手段に記憶する手段、
前記平均化された樹木高グリッドデータ毎に、一定範囲内の尾根谷度を順次求めて、前
記x、y座標値と共に前記樹冠立体形状の特徴データとして前記第3の記憶手段に記憶す
る手段、
前記樹冠立体形状の特徴データに対して各データを所定範囲内で最大となる尾根谷度に
置き換えるフィルタを順次適用し、これを前記フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データと
して前記第4の記憶手段に記憶する手段、
前記フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データと前記樹冠立体形状の特徴データとを比較
し、同じものを前記樹木頂点候補として各々抽出して前記第5の記憶手段に記憶する手段
、
前記樹冠立体形状の特徴データで森林の状態に応じた閾値以上のものを、前記樹冠上部
のデータとして、前記第6の記憶手段に記憶する手段、
前記樹冠上部のデータの中で、隣接するまとまりを1つの樹冠上部エリアとし、前記樹
冠上部エリア内に存在する前記樹木頂点候補の中で最大のものを樹木頂点と決定する手段
、
前記樹木頂点を所定の形状の画像にして表示部に表示又は前記樹木頂点の座標を出力す
る手段
としての機能を実行させるための樹木頂点認識のプログラム。 D that stores DEM grid data obtained by launching lasers from above to areas including forests
EM database,
A DSM database storing grid data of the local DSM;
First storage means for storing tree height grid data;
Second storage means for storing averaged tree height grid data;
Third storage means for storing feature data of the crown three-dimensional shape;
Fourth storage means for storing feature data of the crown three-dimensional shape after filtering;
Fifth storage means for storing tree vertex candidates;
By using the sixth storage means crown overlying data is stored,
On the computer,
Means for reading the grid data of the DEM and the grid data of the DSM, setting the difference between the z values as a tree height, and storing the tree height grid data together with the x and y coordinate values of the grid data in the first storage means ,
Means for averaging the tree height grid data in a predetermined range centered on each data, and storing the averaged tree height grid data in the second storage means;
Means for sequentially obtaining the ridge valley degree within a certain range for each of the averaged tree height grid data, and storing it in the third storage means together with the x and y coordinate values as feature data of the crown solid shape;
A filter that sequentially replaces each data with the ridge valley degree that is the maximum within a predetermined range is applied to the feature data of the crown three-dimensional shape, and the fourth storage means is used as the feature data of the crown three-dimensional shape after the filter. Means to memorize,
Means for comparing the feature data of the crown three-dimensional shape after the filter with the feature data of the crown three-dimensional shape, extracting the same as the tree vertex candidates and storing them in the fifth storage means;
Means for storing, in the sixth storage means, data on the canopy three-dimensional shape that is equal to or higher than a threshold corresponding to the state of the forest, as data on the upper part of the canopy;
Means for determining an adjacent cluster as one crown upper area in the upper crown data, and determining the largest one of the tree vertex candidates existing in the crown upper area as a tree vertex;
A tree vertex recognition program for executing a function as a means for displaying the tree vertex as an image of a predetermined shape on a display unit or outputting the coordinates of the tree vertex.
前記平均化された樹木高グリッドデータに対して前記一定範囲内の地上開度及び地下開
度を求める手段、
求めた前記地上開度及び前記地下開度に対して、前記地上開度と前記地下開度に挟まれ
る角度のニ等分線と水平線とに挟まれた角度を前記尾根谷度として求める手段
としての機能を実行させることによって前記尾根谷度を算出する請求項5記載の樹木頂点認識のプログラム。 In the computer,
Means for determining the ground opening and underground opening within the certain range for the averaged tree height grid data,
As means for obtaining the ridge valley degree as an angle between the bisector of the angle between the ground opening and the underground opening and a horizontal line with respect to the obtained ground opening and the underground opening. The tree vertex recognition program according to claim 5 , wherein the degree of ridge valley is calculated by executing the function.
前記樹冠上部エリア内に存在する前記樹木頂点候補の中で最大のものが複数存在する場
合は、前記最大のものを仮の頂点とし、この仮の頂点の画像を表示する手段、
前記樹冠上部エリアの画像において、オペレータによって指定された前記仮の頂点を前記
樹木頂点として決定する手段
としての機能を実行させるための請求項5又は6記載の樹木頂点認識のプログラム。 In the computer,
In the case where there are a plurality of maximum tree vertex candidates present in the upper tree crown area, the maximum one is a temporary vertex, and means for displaying an image of this temporary vertex,
The tree vertex recognition program according to claim 5 or 6, for executing a function as means for determining the temporary vertex designated by an operator as the tree vertex in the image of the tree upper area.
前記コンピュータに、
前記地域のオルソフォト画像を前記第7の記憶手段から読み出して、前記樹木頂点の所
定の形状の画像又は前記樹木頂点の座標を前記地域のオルソフォト画像上重ねて前記表示
部に表示する手段
としての機能を実行させるための請求項5、6又は7のいずれかに記載の樹木頂点認識の
プログラム。 Using the seventh memory means for storing the orthophoto image of the region,
In the computer,
As means for reading out the orthophoto image of the area from the seventh storage means and displaying the image of a predetermined shape of the tree apex or the coordinates of the tree apex on the orthophoto image of the area on the display unit The program for recognizing a tree vertex according to any one of claims 5, 6 and 7, for executing the function of
EMのデータベースと、
前記地域のDSMのグリッドデータを記憶したDSMのデータベースと、
樹木高グリッドデータが記憶される第1の記憶手段と、
平均化された樹木高グリッドデータが記憶される第2の記憶手段と、
樹冠立体形状の特徴データが記憶される第3の記憶手段と、
フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データが記憶される第4の記憶手段と、
樹木頂点候補が記憶される第5の記憶手段と、
樹冠上部のデータが記憶される第6の記憶手段と、
前記DEMのグリッドデータと前記DSMのグリッドデータとを読み込み、z値の差を
樹木高とし、このグリッドデータのx、y座標値と共に前記樹木高グリッドデータとして
前記第1の記憶手段に記憶する手段と、
前記樹木高グリッドデータに対して各データを中心とする所定範囲で平均化し、前記平
均化された樹木高グリッドデータとして前記第2の記憶手段に記憶する手段と、
前記平均化された樹木高グリッドデータ毎に、一定範囲内の尾根谷度を順次求めて、前
記x、y座標値と共に前記樹冠立体形状の特徴データとして前記第3の記憶手段に記憶す
る手段と、
前記樹冠立体形状の特徴データに対して各データを所定範囲内で最大となる尾根谷度に
置き換えるフィルタを順次適用し、これを前記フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データと
して前記第4の記憶手段に記憶する手段と、
前記フィルタ後の樹冠立体形状の特徴データと前記樹冠立体形状の特徴データとを比較
し、同じものを前記樹木頂点候補として各々抽出して前記第5の記憶手段に記憶する手段
と、
前記樹冠立体形状の特徴データで森林の状態に応じた閾値以上のものを、前記樹冠上部
のデータとして、前記第6の記憶手段に記憶する手段と、
前記樹冠上部のデータの中で、隣接するまとまりを1つの樹冠上部エリアとし、前記樹冠
上部エリア内に存在する前記樹木頂点候補の中で最大のものを樹木頂点と決定する手段と
、
前記樹木頂点を所定の形状の画像にして表示部に表示又は前記樹木頂点の座標を出力す
る手段と
を有することを特徴とする樹木頂点認識装置。 D that stores DEM grid data obtained by launching lasers from above to areas including forests
EM database,
A DSM database storing grid data of the local DSM;
First storage means for storing tree height grid data;
Second storage means for storing averaged tree height grid data;
Third storage means for storing feature data of the crown three-dimensional shape;
Fourth storage means for storing feature data of the crown three-dimensional shape after filtering;
Fifth storage means for storing tree vertex candidates;
Sixth storage means for storing data of the upper part of the tree crown;
Means for reading the grid data of the DEM and the grid data of the DSM, setting the difference between the z values as a tree height, and storing the tree height grid data together with the x and y coordinate values of the grid data in the first storage means When,
Means for averaging the tree height grid data in a predetermined range centered on each data, and storing the averaged tree height grid data in the second storage means;
Means for sequentially obtaining a ridge valley degree within a predetermined range for each of the averaged tree height grid data, and storing the obtained data together with the x and y coordinate values in the third storage means as feature data of the crown crown shape; ,
A filter that sequentially replaces each data with the ridge valley degree that is the maximum within a predetermined range is applied to the feature data of the crown three-dimensional shape, and the fourth storage means is used as the feature data of the crown three-dimensional shape after the filter. Means for storing
Means for comparing feature data of the crown three-dimensional shape after the filter and feature data of the crown three-dimensional shape, extracting the same as the tree vertex candidates and storing them in the fifth storage means;
Means for storing, in the sixth storage means, data above the threshold corresponding to the state of the forest in the canopy solid shape feature data as data on the top of the canopy;
Means for determining an adjacent cluster as one crown upper area in the data on the crown top, and determining the largest one of the tree vertex candidates existing in the crown upper area as a tree vertex;
A tree vertex recognition apparatus comprising: means for converting the tree vertex into an image of a predetermined shape and displaying it on a display unit or outputting the coordinates of the tree vertex.
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