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航空写真のデジタル正射写真へのレジストレーション

この例では、コントロール ポイント マッピングを使用してイメージ レジストレーションを実行する方法を説明します。

サンプル イメージを読み取り、表示します。

orthophoto = imread('westconcordorthophoto.png');
figure, imshow(orthophoto)
unregistered = imread('westconcordaerial.png');
figure, imshow(unregistered)

この例では、固定イメージは westconcordorthophoto.png で、MassGIS の地理的に配置した正射写真です。これは、マサチューセッツ地理情報システム (MassGIS) から提供されているパンクロ (グレースケール) イメージです。イメージは、カメラ、遠近感、起伏の歪みを除去するため、特別なイメージ変換過程により形状修正されています。また、このイメージは地理的な位置にも対応し、ジオコードされています (デジタル正射写真イメージの列と行がマサチューセッツ州の平面座標系の軸に位置合わせされています)。各ピクセルの中心が具体的な地理的位置に対応し、地図の単位では各ピクセルが 1 平方メートルです。

移動イメージ westconcordaerial.png は、mPower3/Emerge から提供されたデジタル航空写真です。これは可視カラーの RGB イメージです。イメージは幾何学的に補正されていません。すなわち、カメラの視点、地形や建物の起伏、内部 (レンズ) の歪みが含まれており、地上との位置合わせは特に行われていません。

例では、両方のイメージをワークスペースに読み取ります。関数 cpselect はワークスペースのイメージまたはイメージのファイル パスを指定する文字ベクトルを受け取ります。

コントロール ポイント選択ツールを使用して、両方のイメージで対応するコントロール ポイントのペアを選択します。コントロール ポイントは、道路の立体交差や地勢など 2 つのイメージで識別できるランドマークです。このツールを起動するには、「cpselect」と入力し、移動イメージと固定イメージを引数として指定します。

cpselect(unregistered, orthophoto)

コントロール ポイントのペアをワークスペースに保存します。コントロール ポイント選択ツールで、[ファイル] メニューをクリックし、[ワークスペースにポイントをエクスポート] オプションを選択します。

たとえば、次の移動イメージの一連のコントロール ポイントは空間座標を表します。左列は x 座標のリストで、右列は y 座標のリストです。

moving_points =

  118.0000   96.0000
  304.0000   87.0000
  358.0000  281.0000
  127.0000  292.0000

関数 cpcorr を使用して、オプションでコントロール ポイントのペアの位置を微調整することもできます。相互相関を使用するには、イメージがワークスペースにあり、2 つのイメージの特徴のスケールと方向がそれぞれ揃っていなければなりません。また、これらは相対回転できません。Concord イメージは固定イメージに対して回転しているため、cpcorr ではコントロール ポイントを調整できません。

fitgeotrans を使用して変換タイプを指定し、パラメーターを推測します。fitgeotrans は、コントロール ポイントの幾何学的関係に基づいてイメージの位置を合わせる変換を決定するデータ近似関数です。fitgeotrans は幾何学的変換オブジェクトでパラメーターを返します。

mytform = fitgeotrans(movingPoints, fixedPoints, 'projective');
mytform = 

  projective2d with properties:

                 T: [3x3 double]
    Dimensionality: 2

関数 fitgeotrans を使用する場合は、実行する変換タイプを指定しなければなりません。関数 fitgeotrans は、いくつかの種類の変換についてパラメーターを推測できます。移動イメージに存在する歪みのタイプに適した変換を選択してください。イメージに複数のタイプの歪みが含まれている場合もあります。

West Concord (移動イメージ) の航空写真の中で大きく歪んでいる部分は、カメラの遠近感が原因です。この地域では比較的軽度の地形の起伏を無視することで、イメージ レジストレーションが投影変換を使用してカメラの遠近法による歪みを補正できます。また、射影変換は、固定イメージ (デジタル正射写真) の基準となるマップ座標系の位置に合わせてイメージの回転も実行します。

移動イメージ (unregistered) を変換して固定イメージに位置合わせします。移動イメージと fitgeotrans によって返された幾何学的変換オブジェクトを渡し、imwarp を使用して変換を実行します。imwarp は変換したイメージを返します。

registered = imwarp(unregistered, mytform);

次の図では、固定イメージに変換したイメージを透過して重ね合わせて、レジストレーションの結果を示しています。

参考

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