| 【発明の名称】 |
林分の撮影画像から樹木情報を得る画像処理方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】長谷川 毅
【住所又は居所】東京都八王子市元本郷町１丁目９番９号 中央電子株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】施業林分における立木の直径、本数および配置の調査を人間の手作業によらず効率化する。
【解決手段】調査対象の林分を複数個の正方形の土地に分割し、分割した夫々の土地ごとに画角の９０度の広角カメラによる撮影点を８ヶ所設け、夫々の撮影点から林分を重複して撮影し、撮影した画像データをパソコンに読み込み、パソコンに内蔵のソフトウェアを用いて画像処理を行い、調査対象の樹木の直径、本数および配置をパソコンの画面、プリンタ等に表示させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹木情報を取得するための林分調査において、
調査対象の林分を複数個の正方形の土地に分割し、分割した夫々の土地に画角９０度の広角カメラを設置する撮影点を複数個設け、夫々の撮影点から正方形の土地内の全ての樹木を重複して撮影し、撮影した全ての画像データをパソコンに読み込んで画像処理を行い、調査対象の林分内における全ての樹木の直径、本数および配置を検出して表示するようにしたことを特徴とする林分の撮影画像から樹木情報を得る画像処理方法。
【請求項２】
分割した正方形の土地における４つの頂点と、正方形を構成する４つの辺を夫々３：１に分割する４つの分割点を、カメラを設置して撮影する撮影点とし、
４つの頂点から撮影する場合には、夫々のカメラ画角の両端に隣接する正方形の２つの頂点が含まれるようにカメラの視野を調整して撮影し、４つの分割点から撮影する場合には、夫々のカメラ画角の左端を正方形の１つの頂点に合わせてカメラの視野を調整して撮影するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の林分の撮影画像から樹木情報を得る画像処理方法。
【請求項３】
カメラ撮影点から撮影した画像データを水平方向に走査し、背景から樹木に変化する点と、樹木から背景に変化する点を検出し、１つのカメラ撮影点と検出された２つの変化点を夫々通る２つの直線に囲まれた部分を正方形の土地に該当するメモリとして格納しておき、このメモリの値を２値化したうえで水平方向に走査して塊状図形を検出し、検出した塊状図形の輪郭線追跡処理を行って、輪郭線図形の総数、重心座標および内接する円の直径を検出し、樹木の直径、本数および配置をパソコンの画面、プリンタ等に表示させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の林分の撮影画像から樹木情報を得る画像処理方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、林業における林分調査に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
施業林分において立木の直径、本数、配置を調査する場合は、１本ずつの樹木について手作業で計測作業を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
人間の手作業では時間がかかり、作業効率が悪い。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
調査対象となる林分を複数個の正方形の土地に分割し、それぞれの土地ごとに林分をカメラで撮影し、それぞれの撮影画像をコンピュータを用いて画像処理し、樹木の直径、本数、配置を求めることにより、作業効率を高める。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
調査対象の林分を一辺が１０ｍの正方形の土地に分割し、夫々の正方形の各頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、夫々の一辺を３：１に分割した分割点Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈにカメラを設置して撮影する。
撮影対象の樹木の配置とカメラ設置点との関係は図１に示す通りである。
【０００６】
使用するカメラは、画角９０度の広角カメラとし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから撮影する場合には、夫々の画角の両端に隣接する２つの頂点が入るようにカメラの視野を調整して撮影する。
また、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈから撮影する場合には、夫々の画角の左端を正方形の１つの頂点に合わせてカメラの視野を調整して撮影する。
従って、調査対象の土地内に存在する樹木は、８つの撮影点から繰り返し重複して撮影されることになる。
なお、調査対象の正方形の土地の外と内を識別できるように、周囲を幕で囲っておくことが肝要である。
【０００７】
Ａ〜ＤおよびＥ〜Ｈから撮影した画像をスキャナを使用してパソコンに読み込む。ディジタルカメラで撮影する場合は、画像ファイルあるいは画像データをパソコンに読み込む。
【０００８】
パソコンに読み込んだ画像データをパソコンに内蔵してあるソフトウェアにより画像処理し、樹木の直径、本数、配置を計測する方法をフローチャートを用いて説明する。
＜ステップＳ１＞
画像データの水平画素数にあわせて、メモリを確保し、全てゼロ値を書き込む。（この水平画素数は、正方形の土地の対角線の長さに該当する。）
例えば、水平画素数が３，０００画素ならば、３０００／√２が正方形の一辺の画素数となるので、確保するメモリは
（３０００／√２）×（３０００／√２）バイト
この確保したメモリは、正方形の土地に該当する。
【０００９】
＜ステップＳ２＞
Ａから撮影した画像データを水平方向に走査すると、ＢとＤを結ぶ対角線上に、図１に示す全ての樹木が投影される。対角線上に投影される任意の樹木について、背景から樹木に変化する点と、樹木から背景に変化する点を検出すると、図２に示すように、Ｂからａおよびｂ離れた位置に樹木が表示される。
走査は１ラインだけ行い、走査する場合の水平方向に走査する高さは樹木の幹の部分に該当する位置とする。
＜ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５＞
次に、背景から樹木に変化する点とＡを通る直線と、樹木から背景に変化する点とＡを通る直線を求め、これら２直線に囲まれる部分のメモリに１を加算する。
（図２における正方形の一辺Ｂ−Ｃに投影された部分）
＜ステップＳ６＞
Ａの画像データの走査が終るまで、ステップＳ２〜Ｓ５を繰り返す。
【００１０】
＜ステップＳ７＞
Ａの画像データの走査と同様に、Ｂの画像データを水平方向に走査し、背景から樹木に変化する点を検出し、次に樹木から背景に変化する点を検出する。（図３を参照）
＜ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０＞
背景から樹木に変化する点とＢを通る直線と、樹木から背景に変化する点とＢを通る直線を求め、２直線に囲まれる部分のメモリに１を加算する。
＜ステップＳ１１＞
Ｂの画像データの走査が終わるまで、ステップＳ７〜Ｓ１０を繰り返す。
【００１１】
＜ステップＳ１２＞
Ａの画像データの走査と同様に、Ｃの画像データを水平方向に走査し、背景から樹木に変化する点を検出し、次に樹木から背景に変化する点を検出する。（図４を参照）
＜ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５＞
背景から樹木に変化する点とＣを通る直線と、樹木から背景に変化する点とＣを通る直線を求め、２直線に囲まれる部分のメモリに１を加算する。
＜ステップＳ１６＞
Ｃの画像データの走査が終わるまで、ステップＳ１２〜Ｓ１５を繰り返す。
【００１２】
＜ステップＳ１７＞
Ａの画像データの走査と同様に、Ｄの画像データを水平方向に走査し、背景から樹木に変化する点を検出し、次に樹木から背景に変化する点を検出する。（図５を参照）
＜ステップＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０＞
背景から樹木に変化する点とＤを通る直線と、樹木から背景に変化する点とＤを通る直線を求め、２直線に囲まれる部分のメモリに１を加算する。
＜ステップＳ２１＞
Ｄの画像データの走査が終わるまで、ステップＳ１７〜Ｓ２０を繰り返す。
【００１３】
＜ステップＳ２２＞
Ｅの画像データを水平方向に走査し、背景から樹木に変化する点を検出し、次に樹木から背景に変化する点を検出する。（図６参照）
＜ステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２５＞
背景から樹木に変化する点とＥを通る直線と、樹木から背景に変化する点とＥを通る直線を求め、２直線に囲まれる部分のメモリに１を加算する。
＜ステップＳ２６＞
Ｅの画像データの走査が終わるまで、ステップＳ２２〜Ｓ２５を繰り返す。
【００１４】
＜ステップＳ２７＞
Ｅの画像データの走査と同様に、Ｆの画像データを水平方向に走査し、背景から樹木に変化する点を検出し、次に樹木から背景に変化する点を検出する。（図７を参照）
＜ステップＳ２８，Ｓ２９，Ｓ３０＞
背景から樹木に変化する点とＦを通る直線と、樹木から背景に変化する点とＦを通る直線を求め、２直線に囲まれる部分のメモリに１を加算する。
＜ステップＳ３１＞
Ｆの画像データの走査が終わるまで、ステップＳ２７〜Ｓ３０を繰り返す。
【００１５】
＜ステップＳ３２＞
Ｅの画像データの走査と同様に、Ｇの画像データを水平方向に走査し、背景から樹木に変化する点を検出し、次に樹木から背景に変化する点を検出する。（図８を参照）
＜ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３５＞
背景から樹木に変化する点とＧを通る直線と、樹木から背景に変化する点とＧを通る直線を求め、２直線に囲まれる部分のメモリに１を加算する。
＜ステップＳ３６＞
Ｇの画像データの走査が終わるまで、ステップＳ３２〜Ｓ３５を繰り返す。
【００１６】
＜ステップＳ３７＞
Ｅの画像データの走査と同様に、Ｈの画像データを水平方向に走査し、背景から樹木に変化する点を検出し、次に樹木から背景に変化する点を検出する。（図９を参照）
＜ステップＳ３８，Ｓ３９，Ｓ４０＞
背景から樹木に変化する点とＨを通る直線と、樹木から背景に変化する点とＨを通る直線を求め、２直線に囲まれる部分のメモリに１を加算する。
＜ステップＳ４１＞
Ｈの画像データの走査が終わるまで、ステップＳ３７〜Ｓ４０を繰り返す。
【００１７】
＜ステップＳ４２＞
正方形の土地に該当するメモリの値を２値化する。
２値化は閾値７以上を１、７未満を０とする。
＜ステップＳ４３，Ｓ４４，Ｓ４５＞
メモリを水平方向に走査し、塊状図形（値１が固まっている部分）を検出して、塊状図形の輪郭線追跡処理を行い、塊状図形の右端、左端、上端、下端の座標を求める。さらに、塊状図形の総数を求めるためのカウンタに１を加える。
＜ステップＳ４６＞
メモリの走査が終わるまで、ステップＳ４３〜Ｓ４５を繰り返す。
【００１８】
＜ステップＳ４７＞
塊状図形のカウンタの値を樹木の総本数として保存する。
＜ステップＳ４８＞
ステップＳ４４で求めた塊状図形の重心座標を求めＱとする。
＜ステップＳ４９〜Ｓ５８＞
樹木の断面を円と仮定して、塊状図形に内接する円を検出する。
全ての塊状図形についてステップＳ４８〜Ｓ５８を繰り返す。
【００１９】
＜ステップＳ５９〜Ｓ６２＞
保存した直径（画素数）から実際の直径（ｃｍ）を計算すると共に、円の中心座標を実際の座標に換算すると、〔表１〕に示す計測結果が出力される。
また、保存した直径と中心座標から平面上に樹木に該当する円を描き、図１０に示す配置図としてパソコンの画面、プリンタ等に出力する。
【表１】
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る林分の撮影画像処理による樹木情報の取得方法では、調査対象となる林分を複数個の正方形の土地に分割し、分割した夫々の土地ごとに画角９０度の広角カメラによる撮影点を設けて林分を撮影し、撮影した画像データをパソコンに読み込んで画像処理を行い、樹木の直径、本数および配置を平面上に表示させるようにしたので、人間による手作業を必要とせず、短時間で正確な計測結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】撮影対象の樹木とカメラ設置点との関係を示す説明図。
【図２】画像データを水平走査して樹木情報を検出する方法を示す説明図。
【図３】画像データを水平走査して樹木情報を検出する方法を示す説明図。
【図４】画像データを水平走査して樹木情報を検出する方法を示す説明図。
【図５】画像データを水平走査して樹木情報を検出する方法を示す説明図。
【図６】画像データを水平走査して樹木情報を検出する方法を示す説明図。
【図７】画像データを水平走査して樹木情報を検出する方法を示す説明図。
【図８】画像データを水平走査して樹木情報を検出する方法を示す説明図。
【図９】画像データを水平走査して樹木情報を検出する方法を示す説明図。
【図１０】計測結果を示す樹木の配置図。
【図１１】画像データの画像処理によって樹木情報を検出する手段をフローチャート。
【図１２】画像データの画像処理によって樹木情報を検出する手段をフローチャート。
【図１３】画像データの画像処理によって樹木情報を検出する手段をフローチャート。
【図１４】画像データの画像処理によって樹木情報を検出する手段をフローチャート。
【図１５】画像データの画像処理によって樹木情報を検出する手段をフローチャート。
【図１６】画像データの画像処理によって樹木情報を検出する手段をフローチャート。
【図１７】画像データの画像処理によって樹木情報を検出する手段をフローチャート。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２１０９６４
【氏名又は名称】中央電子株式会社
【住所又は居所】東京都八王子市元本郷町１丁目９番９号
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| 【出願日】 |
平成１４年７月５日（２００２．７．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７８８２４
【弁理士】
【氏名又は名称】増田 竹夫
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| 【公開番号】 |
特開２００４−３３１４９（Ｐ２００４−３３１４９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１６年２月５日（２００４．２．５） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−１９７３３０（Ｐ２００２−１９７３３０） |
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