(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-17
(45)【発行日】2024-04-25
(54)【発明の名称】画像生成装置、画像生成方法、プログラム
(51)【国際特許分類】
G09B 29/00 20060101AFI20240418BHJP
G01S 13/90 20060101ALI20240418BHJP
【ＦＩ】
G09B29/00 Z
G01S13/90 127
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020132381
(22)【出願日】2020-08-04
(65)【公開番号】P2022029176
(43)【公開日】2022-02-17
【審査請求日】2023-06-29
(73)【特許権者】
【識別番号】501078421
【氏名又は名称】株式会社日豊
(73)【特許権者】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(72)【発明者】
【氏名】里村 幹夫
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 広和
(72)【発明者】
【氏名】植田 伸一
(72)【発明者】
【氏名】末野 幹雄
(72)【発明者】
【氏名】鳴海 智博
(72)【発明者】
【氏名】山口 範洋
【審査官】宮本 昭彦
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１２－５３３７４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０４０７２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５４５４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第０３１５６８１８（ＥＰ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｂ ２９／００
Ｇ０１Ｓ １３／９０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像を取得し、前記地表に関する俯瞰画像を取得し、
前記地表におけるリフレクタの設置される地点の座標を含む地点データを当該リフレクタが複数のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星測位信号から算出することで取得し、
前記所定範囲に対応する前記干渉ＳＡＲ画像に含まれる前記リフレクタの位置に関する情報に基づいて特定した前記地点と、前記所定範囲に対応する前記俯瞰画像に含まれる前記リフレクタの位置に関する情報に基づいて特定した前記地点と、前記地点データとに基づいて、前記干渉ＳＡＲ画像と前記俯瞰画像とを前記地点の座標を合わせて合成した統合画像を生成する
画像生成装置。
【請求項2】
前記俯瞰画像は、空中写真画像であり、当該空中写真画像は前記地表の前記所定範囲の画像または航空写真画像の少なくとも一方を示す請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項3】
前記俯瞰画像は、３次元地図画像または２次元地図画像の少なくとも一方を示す請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項4】
前記地点に設置され、前記ＳＡＲ画像の生成に利用される撮影データを生成するＳＡＲ衛星から受信した電波を反射する反射板と、複数のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号を受信して自装置の座標を算出する位置算出手段と、を備えた前記リフレクタから通信ネットワークを介して前記地点データを取得し、前記干渉ＳＡＲ画像において特定した前記リフレクタの位置を示す前記地点と、前記俯瞰画像において特定した前記リフレクタの位置を示す前記地点と、前記地点データとに基づいて、前記干渉ＳＡＲ画像と前記俯瞰画像とを合わせて前記統合画像を生成する
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の画像生成装置。
【請求項5】
取得した前記所定範囲に対応する前記干渉ＳＡＲ画像に含まれる前記リフレクタの位置に関する情報に基づいて前記地点を特定し、取得した前記所定範囲に対応する前記俯瞰画像に含まれる前記リフレクタの位置に関する情報に基づいて前記地点を特定し、
前記地表におけるリフレクタの設置される地点の座標を含む地点データを当該リフレクタが複数のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星測位信号から算出することで取得し、
前記所定範囲に対応する前記干渉ＳＡＲ画像において特定した前記地点と、前記所定範囲に対応する前記俯瞰画像において特定した前記地点と、前記地点データとに基づいて、前記干渉ＳＡＲ画像と前記俯瞰画像とを前記地点の座標を合わせて合成した統合画像を生成する
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の画像生成装置。
【請求項6】
前記干渉ＳＡＲ画像または前記俯瞰画像において示される前記地点を、前記リフレクタの位置に関する情報であって当該地点の位置に設置される前記反射板の前記電波の反射による画像中の輝度の情報に基づいて特定する請求項４に記載の画像生成装置。
【請求項7】
前記干渉ＳＡＲ画像または前記俯瞰画像において示される前記地点を、前記リフレクタの位置に関する情報であって当該地点の位置の前記干渉ＳＡＲ画像または前記俯瞰画像に付されるマークの情報に基づいて特定する請求項５に記載の画像生成装置。
【請求項8】
前記地点を除く前記統合画像の各画素に対応する座標を前記地点の座標に基づいてさらに算出し、それら各画素に対応する座標を保持した前記統合画像を生成する請求項１から請求項７の何れか一項に記載の画像生成装置。
【請求項9】
所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像を取得し、前記地表に関する俯瞰画像を取得し、
前記地表におけるリフレクタの設置される地点の座標を含む地点データを当該リフレクタが複数のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星測位信号から算出することで取得し、
前記所定範囲に対応する前記干渉ＳＡＲ画像に含まれる前記リフレクタの位置に関する情報に基づいて特定した前記地点と、前記所定範囲に対応する前記俯瞰画像に含まれる前記リフレクタの位置に関する情報に基づいて特定した前記地点と、前記地点データとに基づいて、前記干渉ＳＡＲ画像と前記俯瞰画像とを前記地点の座標を合わせて合成した統合画像を生成する
画像生成方法。
【請求項10】
画像生成装置のコンピュータを、所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像を取得する手段、
前記地表に関する俯瞰画像を取得する手段、
前記地表におけるリフレクタの設置される地点の座標を含む地点データを当該リフレクタが複数のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星測位信号から算出することで取得する手段、
前記所定範囲に対応する前記干渉ＳＡＲ画像に含まれる前記リフレクタの位置に関する情報に基づいて特定した前記地点と、前記所定範囲に対応する前記俯瞰画像に含まれる前記リフレクタの位置に関する情報に基づいて特定した前記地点と、前記地点データとに基づいて、前記干渉ＳＡＲ画像と前記俯瞰画像とを前記地点の座標を合わせて合成した統合画像を生成する手段、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像生成装置、画像生成方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
地表の座標について、地殻変動により時間変化を含めたダイナミック座標管理が求められるようになってきている。このため地殻変動に基づいて変動する任意の測位点の所定の日時における地図上の変位点の座標を算出する技術が特許文献１に開示されている。一方、人工衛星などの飛翔体がマイクロ波やミリ波等の電磁波を地球の地表に送信し、その反射波を飛翔体が受信したデータを干渉させて地表範囲の面全体における任意地点の地殻変動を求める技術が知られている。関連技術として、測位装置で取得された位置情報を衛星画像の一態様であるＳＡＲ干渉画像に対応付ける技術が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６５２８２９３号公報
【文献】特許第６５５５５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のような関連する技術では、所定の地表範囲の面全体における任意地点の座標と地殻変動の状況を精度高く把握する俯瞰画像を提供することはできなかった。
【0005】
そこでこの発明は、上述の課題を解決する画像生成装置、画像生成方法、プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１の態様によれば、画像生成装置は、所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像を取得し、前記地表に関する俯瞰画像を取得し、前記地表における所定地点の座標を含む地点データを取得し、前記干渉ＳＡＲ画像において特定した前記所定地点と、前記俯瞰画像において特定した前記所定地点と、前記地点データとに基づいて、前記干渉ＳＡＲ画像と前記俯瞰画像と前記地点データとを合成した統合画像を生成する。
【0007】
本発明の第２の態様によれば、画像生成方法は、所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像を取得し、前記地表に関する俯瞰画像を取得し、前記地表における所定地点の座標を含む地点データを取得し、前記干渉ＳＡＲ画像において特定した前記所定地点と、前記俯瞰画像において特定した前記所定地点と、前記地点データとに基づいて、前記干渉ＳＡＲ画像と前記俯瞰画像と前記地点データとを合成した統合画像を生成する。
【0008】
本発明の第３の態様によれば、プログラムは、画像生成装置のコンピュータを、所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像を取得する手段、前記地表に関する俯瞰画像を取得する手段、前記地表における所定地点の座標を含む地点データを取得する手段、前記干渉ＳＡＲ画像において特定した前記所定地点と、前記俯瞰画像において特定した前記所定地点と、前記地点データとに基づいて、前記干渉ＳＡＲ画像と前記俯瞰画像と前記地点データとを合成した統合画像を生成する手段、として機能させる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、所定の地表範囲の面全体における任意地点の座標と地殻変動の状況を精度高く把握する俯瞰画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施形態による画像生成システムの構成を示す図である。
【図2】本実施形態による画像生成装置のハードウェア構成を示す図である。
【図3】本実施形態による画像生成装置の機能ブロック図である。
【図4】第一実施形態による画像生成装置の処理フローを示す図である。
【図5】本実施形態による干渉ＳＡＲ画像と俯瞰画像の対応関係を特定する処理の概要を示す図である。
【図6】本実施形態による俯瞰画像とその変動量を含む統合画像を得るシステムのイメージを示す図である。
【図7】本実施形態による画像生成装置の最小構成を示す図である。
【図8】本実施形態による最小構成の画像生成装置による処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明の第一実施形態による画像生成装置を説明する。
図１は第一実施形態による画像生成システムの構成を示す図である。
この図で示すように、画像生成システム１００は、画像生成装置１と、リフレクタ２と、ＳＡＲ衛星３とを含んで構成される。画像生成装置１は情報処理装置の一例である。管理者は、対象物の一例であるリフレクタ２を地表に設置する。リフレクタ２は、ＳＡＲ（synthetic aperture radar；合成開口レーダ）を搭載したＳＡＲ衛星３（飛翔体）から受信したマイクロ波またはミリ波の電磁波を反射する反射板と、複数のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星測位信号を受信してリフレクタ２の設置されている座標を算出する位置センサとを少なくとも備えた位置測位装置の一例である。リフレクタ２は地表や地物（ビルやその他構造物）の所望の位置に複数設置されている。リフレクタ２は、算出した自装置の座標と自装置のＩＤと、座標の算出時刻とを少なくとも含む位置情報（地点データ）を、所定の間隔で、通信ネットワーク等で接続された画像生成装置１へ送信する。
図１は第一実施形態による画像生成システムの構成を示す図である。
この図で示すように、画像生成システム１００は、画像生成装置１と、リフレクタ２と、ＳＡＲ衛星３とを含んで構成される。画像生成装置１は情報処理装置の一例である。管理者は、対象物の一例であるリフレクタ２を地表に設置する。リフレクタ２は、ＳＡＲ（synthetic aperture radar；合成開口レーダ）を搭載したＳＡＲ衛星３（飛翔体）から受信したマイクロ波またはミリ波の電磁波を反射する反射板と、複数のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星測位信号を受信してリフレクタ２の設置されている座標を算出する位置センサとを少なくとも備えた位置測位装置の一例である。リフレクタ２は地表や地物（ビルやその他構造物）の所望の位置に複数設置されている。リフレクタ２は、算出した自装置の座標と自装置のＩＤと、座標の算出時刻とを少なくとも含む位置情報（地点データ）を、所定の間隔で、通信ネットワーク等で接続された画像生成装置１へ送信する。
【0012】
ＳＡＲ衛星３は、ＳＡＲが地表に向けて送信した可視光以外の波長帯の電磁波の反射波をＳＡＲにより受信する。ＳＡＲ衛星３は、ＳＡＲで受信した反射波のデータに基づいてＳＡＲ画像（合成開口レーダ画像）を生成し、そのＳＡＲ画像を示すＳＡＲ画像データを地表に設置されている衛星アンテナ４へ送信する。ＳＡＲ画像は、撮影画像の一例である。
【0013】
衛星アンテナ４は、ＳＡＲ画像データを画像生成装置１へ送信する。なおＳＡＲ衛星３が、電磁波の反射波の受信データを衛星アンテナ４へ送信し、衛星アンテナ４がそのデータを画像生成装置１へ転送して、画像生成装置１が受信したそのデータに基づいてＳＡＲ画像を生成してもよい。
【0014】
図２は画像生成装置のハードウェア構成を示す図である。
画像生成装置１のコンピュータは、図２で示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、データベース１０４、インタフェース１０５、通信モジュール１０６等のハードウェアを備える。
画像生成装置１のコンピュータは、図２で示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、データベース１０４、インタフェース１０５、通信モジュール１０６等のハードウェアを備える。
【0015】
図３は画像生成装置の機能ブロック図である。
画像生成装置１のＣＰＵ１０１は、画像生成プログラムを実行する。これにより画像生成装置１には、制御部１１、ＳＡＲ画像生成部１２、干渉ＳＡＲ画像生成部１３、取得部１４、統合画像生成部１５の各機能を発揮する。
画像生成装置１のＣＰＵ１０１は、画像生成プログラムを実行する。これにより画像生成装置１には、制御部１１、ＳＡＲ画像生成部１２、干渉ＳＡＲ画像生成部１３、取得部１４、統合画像生成部１５の各機能を発揮する。
【0016】
制御部１１は、画像生成装置１の各機能を制御する。
ＳＡＲ画像生成部１２は、地表の所定範囲のＳＡＲ画像を生成する。
干渉ＳＡＲ画像生成部１３は、所定範囲の地表に関して異なる時刻で生成された複数のＳＡＲ画像に基づいて干渉ＳＡＲ画像を生成する。
取得部１４は、所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像、所定範囲の地表に関する俯瞰画像、所定範囲の地表における所定地点の座標データと変位データとを含む地点データ、それぞれを少なくとも取得する。
統合画像生成部１５は、干渉ＳＡＲ画像に示された所定地点と、俯瞰画像に示された所定地点と、地点データとに基づいて、干渉ＳＡＲ画像と俯瞰画像と地点データとを合成した統合画像を生成する。
ＳＡＲ画像生成部１２は、地表の所定範囲のＳＡＲ画像を生成する。
干渉ＳＡＲ画像生成部１３は、所定範囲の地表に関して異なる時刻で生成された複数のＳＡＲ画像に基づいて干渉ＳＡＲ画像を生成する。
取得部１４は、所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像、所定範囲の地表に関する俯瞰画像、所定範囲の地表における所定地点の座標データと変位データとを含む地点データ、それぞれを少なくとも取得する。
統合画像生成部１５は、干渉ＳＡＲ画像に示された所定地点と、俯瞰画像に示された所定地点と、地点データとに基づいて、干渉ＳＡＲ画像と俯瞰画像と地点データとを合成した統合画像を生成する。
【0017】
図４は画像生成装置の処理フローを示す図である。
以下、画像生成装置１の処理の詳細について説明する。
画像生成装置１のＳＡＲ画像生成部１２は、衛星アンテナ４を介してＳＡＲ衛星３から受信したデータに基づいてＳＡＲ画像を生成する（ステップＳ１０１）。このＳＡＲ画像の生成は公知の手法により行えばよい。一例としてＳＡＲ画像生成部１２は、ＳＡＲ衛星３から受信したデータに基づいて、地表に複数設定された所定の矩形範囲ごとのＳＡＲ画像を生成する。ＳＡＲ画像生成部１２は、地表の矩形範囲を示すＩＤと、その画像の矩形範囲を示す位置情報（例えば矩形範囲の各頂点座標）と、その矩形範囲について生成したＳＡＲ画像の画像データとを紐づけて、データベース１０４に記録する（ステップＳ１０２）。
以下、画像生成装置１の処理の詳細について説明する。
画像生成装置１のＳＡＲ画像生成部１２は、衛星アンテナ４を介してＳＡＲ衛星３から受信したデータに基づいてＳＡＲ画像を生成する（ステップＳ１０１）。このＳＡＲ画像の生成は公知の手法により行えばよい。一例としてＳＡＲ画像生成部１２は、ＳＡＲ衛星３から受信したデータに基づいて、地表に複数設定された所定の矩形範囲ごとのＳＡＲ画像を生成する。ＳＡＲ画像生成部１２は、地表の矩形範囲を示すＩＤと、その画像の矩形範囲を示す位置情報（例えば矩形範囲の各頂点座標）と、その矩形範囲について生成したＳＡＲ画像の画像データとを紐づけて、データベース１０４に記録する（ステップＳ１０２）。
【0018】
なおＳＡＲ画像が示す地表の範囲には予めリフレクタ２が複数設置されているものとする。従って、ＳＡＲ画像には、リフレクタ２の反射板が反射したマイクロ波またはミリ波等の電磁波の受信に基づいて輝度が高く光っている位置が含まれる。ＳＡＲ画像において当該輝度が高く光っている位置はリフレクタ２の座標に対応する位置を示す。
【0019】
ＳＡＲ画像生成部１２は、ＳＡＲ衛星３の移動に伴って地表において設定される矩形範囲を少しずつずらしながら、繰り返し、各矩形範囲のＳＡＲ画像を生成する。またＳＡＲ画像生成部１２は、ＳＡＲ衛星３の移動と地球の自転による相対的な位置関係が同じ位置関係となる度に当該ＳＡＲ衛星３が送信したデータを、衛星アンテナ４を介して受信し、同じ位置の同じ矩形範囲のＳＡＲ画像を順次生成する。これにより、データベース１０４は、地表においてずらして設定された各矩形範囲のＳＡＲ画像であって、異なる時刻で複数生成された各矩形範囲のＳＡＲ画像を順次記憶する。
【0020】
なお、画像生成装置１のデータベース１０４は、地表の矩形範囲を示すＩＤに紐づけて、矩形範囲毎の俯瞰画像を予め記憶している。俯瞰画像は一例としては、空中写真画像や地図画像である。空中写真画像は、地表の矩形範囲ごとの衛星画像または航空写真画像などであってよい。または地図画像は、３次元地図画像または２次元地図画像などであってよい。俯瞰画像は所定の時間間隔で更新されて最新の俯瞰画像がデータベース１０４に記録されていてよい。俯瞰画像においてもリフレクタ２の位置やマークが付されていてよい。
【0021】
画像生成装置１は、複数の各リフレクタ２から位置情報を受信する（ステップＳ１０３）。画像生成装置１は、位置情報に含まれるリフレクタ２のＩＤに基づいて、当該位置情報に含まれる時刻と座標とをデータベース１０４に順次記録する（ステップＳ１０４）。
【0022】
画像生成装置１において干渉ＳＡＲ画像生成部１３は、矩形範囲を示すＩＤに紐づいてデータベース１０４に登録されている異なる時刻の撮影によって生成された複数のＳＡＲ画像を取得する。干渉ＳＡＲ画像生成部１３は、それら複数のＳＡＲ画像を用いて干渉ＳＡＲ画像を生成する（ステップＳ１０５）。干渉ＳＡＲ画像生成部１３は、矩形範囲を示すＩＤに紐づけて、生成した干渉ＳＡＲ画像をデータベース１０４に記録する（ステップＳ１０６）。
【0023】
ここで、ＳＡＲ画像は、一例としては、白から黒までの階調に応じた濃淡で表される画像で、地表において反射した反射電波が強い位置が明るく（階調の値が大きく）、反射電波が弱い位置が暗く（階調の値が小さく）表される画像である。一方で、干渉ＳＡＲ画像は、異なる時刻の撮影により生成された２つのＳＡＲ画像を干渉させて生成した画像であり、例えば、同じ矩形範囲を撮影した第一のＳＡＲ画像と第二のＳＡＲ画像の２つのＳＡＲ画像の各電波の位相差の情報を持つ画像である。
【0024】
例えば、波長１０ｃｍの電波の地表からの反射波の受光情報に基づいてＳＡＲ画像が生成された場合を想定する。この時、地表の特定の場所において、第一の撮影により第一のＳＡＲ画像が生成された後に、その地表が２ｃｍだけＳＡＲ衛星に近づく地殻変動が起こり、その後、同じ位置の撮影により第二ＳＡＲ画像が生成されたとする。この場合、第二の撮影時にＳＡＲ衛星３が出力した電波は、地表で反射し、再度、ＳＡＲ衛星３に戻ってくるが、地殻変動が起こった位置とＳＡＲ衛星３との距離は、第一のＳＡＲ画像の撮影時と比較して、第二のＳＡＲ画像の撮影時には４ｃｍ短くなる。そして、第一のＳＡＲ画像と第二のＳＡＲ画像の電波を干渉させると、地殻変動が起こった位置の反射波は、波長１０ｃｍに対して４ｃｍ早くＳＡＲ衛星３で受信するため、地殻変動が起こっていない位置に比べ０．４波長分だけ位相に違いが出る。干渉ＳＡＲ画像は、この位相の違いの分布を図化した画像である。なお干渉ＳＡＲ画像の生成処理は公知の技術である。
【0025】
干渉ＳＡＲ画像は、一例としては地上の空間を南北に移動するＳＡＲ衛星から得られた信号により、地殻変動による上下成分や東西成分の移動量や移動方向ベクトルを導くためのＳＡＲ衛星方向への移動量を各画素について保持している。ＳＡＲ衛星が南北以外の方向に移動し、地殻変動による上下成分や当該移動方向に直交する方向の南北成分の移動量や移動方向ベクトルを導くためのＳＡＲ衛星方向への移動量を干渉ＳＡＲ画像の各画素が保持していてもよい。または干渉ＳＡＲ画像は、地殻変動による上下成分や水平成分の移動量や移動方向ベクトルを合成した結果、何れかの方向の地殻変動による上下成分や東西成分や南北成分の移動量や移動方向ベクトルを導くためのＳＡＲ衛星方向への移動量を画素ごとに保持した画像であってよい。
【0026】
以上の処理によりデータベース１０４には、ＳＡＲ画像、ＳＡＲ干渉画像、リフレクタ２の座標、などの情報が記録されている。このような状態で、画像生成装置１の制御部１１は、統合画像の生成を統合画像生成部１５に指示する。この時、制御部１１は、統合画像を生成する対象の矩形範囲を示すＩＤを統合画像生成部１５へ出力する。統合画像生成部１５は、矩形範囲のＩＤに紐づいてデータベース１０４に記録されている最新の干渉ＳＡＲ画像と、最新の俯瞰画像を取得する（ステップＳ１０７）。また統合画像生成部１５は、対象の矩形範囲を示すＩＤについて予めデータベース１０４等に記憶されている当該矩形範囲を示す座標を取得し、それら座標に基づいて特定される矩形範囲内のリフレクタ２の座標の情報を取得する（ステップＳ１０８）。なお、対象となる矩形範囲内にはリフレクタ２が３つ以上設置されているものとする。
【0027】
統合画像生成部１５は、対象となる矩形範囲の干渉ＳＡＲ画像、俯瞰画像それぞれにおいてリフレクタ２の位置を特定する。例えばリフレクタの電磁波の反射により所定の輝度以上となっている画素を干渉ＳＡＲ画像、俯瞰画像それぞれにおいてリフレクタ２の位置と特定してよい。または干渉ＳＡＲ画像、俯瞰画像それぞれにおいてリフレクタ２のマークやその他の情報が付されている場合には、統合画像生成部１５は、それらの情報に基づいて干渉ＳＡＲ画像、俯瞰画像それぞれにおいてリフレクタ２の位置を特定してよい。または干渉ＳＡＲ画像、俯瞰画像それぞれにおいてユーザ操作によりリフレクタ２の位置が指示されてその指示情報を、統合画像生成部１５が取得してもよい。
【0028】
統合画像生成部１５は、対象となる矩形範囲内の複数のリフレクタ２の座標と、干渉ＳＡＲ画像、俯瞰画像それぞれに含まれる複数のリフレクタ２の座標を合わせて、俯瞰画像に干渉ＳＡＲ画像を合成し、さらリフレクタ２の位置の画素に対応するリフレクタ２の座標の情報を含む統合画像を生成する（ステップＳ１０９）。なお、統合画像生成部１５は、干渉ＳＡＲ画像が示す矩形範囲や、俯瞰画像が示す矩形範囲に歪みが生じている場合には、公知の歪み補正技術を用いてその歪みを補正した後に、リフレクタ２の座標に基づいて位置を合わせてそれら画像を統合した統合画像を生成してもよい。歪み補正技術としては、アフィン変換や、ヘルマート変換の技術を利用してよい。
【0029】
統合画像生成部１５は、統合画像の各画素に対応する地表の矩形範囲の位置の座標をそれぞれ算出し、統合画像の各画素に対応する情報として保持した統合画像を生成してもよい。この場合、統合画像生成部１５は、３つ以上のリフレクタ２を示す画素の位置とその座標の関係と、統合画像における座標算出対象の画素の位置とに基づいて、当該座標算出対象の画素に対応する地表の座標を補間計算により算出する。統合画像生成部１５は、リフレクタ２を示す画素以外の全ての統合画像の各画素を座標算出対象の画素と順に特定し、当該座標算出対象の画素に対応する地表の座標を順に算出する。これにより、統合画像生成部１５は、統合画像の各画素に対応する地表の座標を算出でき、それら統合画像の各画素に対応する地表の座標の情報を保持した統合画像を生成することができる。なおリフレクタ２を示す位置が複数画素によって示されてもよいし、複数の画素のまとまりが同じ座標の値として算出され、それらの座標の情報を保持した統合画像が生成されてもよい。
【0030】
上述の処理により生成された統合画像は、統合画像の矩形範囲に含まれるリフレクタ２の座標と、リフレクタ２を示す点や画素以外の統合画像中の各画素の位置の座標を全て保持し、かつ干渉ＳＡ画像に基づいてそれら各座標における地殻変動の単位時間当たりまたは所定期間における移動量や移動方向ベクトルや移動速度を導くためのＳＡＲ衛星方向への移動量を画素ごとに保持した統合画像を生成することができる。これにより、リフレクタ２などの位置測位装置が設置された位置の座標と、その座標の移動量や移動方向ベクトルだけでなく、対象の地表の矩形範囲の面全体の各位置の座標と、その座標の移動量や移動方向ベクトルや移動速度を視覚的に把握することができる統合画像を生成することができる。また統合画像の生成に利用した俯瞰画像が航空写真や地図画像であれば、どの位置にどの程度の地殻変動が生じたかを精度高く把握することができる。
【0031】
なお、統合画像生成部１５は、統合画像におけるリフレクタ２の位置に対応する画素以外の任意の一つまたは複数の画素に対応する地点や一部の範囲における各地点の、座標や移動量や移動方向ベクトルを算出し、それらの情報を保持した統合画像を生成してもよい。
【0032】
上述の処理においては、統合画像に対応する地表の矩形範囲を示すＩＤに紐づいてデータベース１０４に登録されている干渉ＳＡＲ画像と俯瞰画像とを取得し、またその矩形範囲に含まれるリフレクタ２の座標を特定している。ここで、同じリフレクタ２を矩形範囲に示す干渉ＳＡＲ画像と俯瞰画像とを特定する際に、以下のような処理により特定してもよい。
【0033】
図５は干渉ＳＡＲ画像と俯瞰画像の対応関係を特定する処理の概要を示す図である。
以下、最新の干渉ＳＡＲ画像Ｓ１において示されるリフレクタ２の座標Ｐｉをに基づいて、その矩形範囲に対応する俯瞰画像Ｓ２を、データベース１０４から特定する処理の詳細について説明する。この処理においては、統合画像生成部１５は、俯瞰画像Ｓ２中に示される複数のリフレクタ２の座標群を示す点群位置Ｘｉを、
以下、最新の干渉ＳＡＲ画像Ｓ１において示されるリフレクタ２の座標Ｐｉをに基づいて、その矩形範囲に対応する俯瞰画像Ｓ２を、データベース１０４から特定する処理の詳細について説明する。この処理においては、統合画像生成部１５は、俯瞰画像Ｓ２中に示される複数のリフレクタ２の座標群を示す点群位置Ｘｉを、
【0034】
【数1】
【0035】
と定義する。なおｘは緯度、ｙは経度、ｚは標高を示す。ｉは算出対象点の番号を示す。また統合画像生成部１５は、最新の干渉ＳＡＲ画像Ｓ１において特定された複数のリフレクタ２の座標の点群位置Ｐｉを、
【0036】
【数2】
【0037】
と定義する。なおｐは緯度、ｑは経度、ｒは標高を示す。ここで、回転拡大縮小と平行移動を含む同次変換行列Ｔを、
【0038】
【数3】
【0039】
と定義する。また、俯瞰画像Ｓ２中の複数のリフレクタ２の地表座標群を示す点群位置をＸｉに基づいて、
【0040】
【数4】
【0041】
を定義できる。式（４）は、計算上都合が良く数式を簡潔に表すために式（１）を変形したものである。また、最新の干渉ＳＡＲ画像Ｓ１において特定された複数の算出対象点の地表座標の点群位置をＰｉに基づいて、
【0042】
【数5】
【0043】
を定義できる。式（５）は、計算上都合が良く数式を簡潔に表すために式（２）を変形したものである。ここで、俯瞰画像Ｓ２中の複数のリフレクタ２の点群Ｎを表した行列Ｘ＾は式（６）のように表される。また最新の干渉ＳＡＲ画像Ｓ１において特定された複数のリフレクタ２の点群Ｎを表した行列Ｐ＾は式（７）のように表される。
【0044】
【数6】
【0045】
【数7】
【0046】
そして、最新の干渉ＳＡＲ画像Ｓ１において特定された複数のリフレクタ２の地表座標の点群と、俯瞰画像Ｓ２中の複数のリフレクタ２の地表座標群と点群の変換は、式（８）のように表される。
【0047】
【数8】
【0048】
従って、統合画像生成部１５は、次の同次変換行列Ｔを表す式（９）が最小となる地表座標群を示す点群位置Ｘｉを有する、俯瞰画像Ｓ２の画像データを、データベース１０４に記録される複数の俯瞰画像の中から特定する。統合画像生成部１５は、特定した俯瞰画像Ｓ２をデータベース１０４から取得する。統合画像生成部１５は、特定した俯瞰画像Ｓ２の中から、最新の干渉ＳＡＲ画像Ｓ１中において特定したリフレクタ２の座標に対応する位置の画素をリフレクタ２の座標と特定する。
【0049】
【数9】
【0050】
統合画像生成部１５は、これにより取得したリフレクタ２の座標のうち、任意の矩形範囲に含まれるリフレクタ２の位置を含む、干渉ＳＡＲ画像Ｓ１と俯瞰画像Ｓ２との対応関係を特定することができる。なお統合画像生成部１５は、リフレクタ２の座標に基づいてその座標を含む俯瞰画像Ｓ２を特定し、上述の処理と同様に俯瞰画像Ｓ２に対応する干渉ＳＡＲ画像Ｓ１を特定してもよい。統合画像生成部１５は、このように特定した干渉ＳＡＲ画像Ｓ１と俯瞰画像Ｓ２と、それらの矩形範囲に含まれるリフレクタ２を統合した統合画像を生成してよい。
【0051】
上述の処理によって取得したリフレクタ２の座標は、リフレクタ２以外の位置の座標は、四次元統合網平均計算によって化成された化成値であってよい。
【0052】
統合画像生成部１５は、取得したリフレクタ２の座標と単位期間あたりの移動速度、ＩＧＳ観測点の座標及びその単位期間あたりの移動速度、他の異なる１つまたは複数の人工衛星、有人航空機、無人航空機の座標の何れか１つまたは複数と、四次元統合網平均計算とを用いて、リフレクタ２の座標を化成した化成値と、移動速度の推定値を算出する（ステップＳ１０７）。四次元統合網平均とは、三次元の座標と速度の四次元の情報を用いて行う統合網平均計の計算手法である。ここで四次元統合網平均計算式は式（１０）により表される式である。
【0053】
【数10】
【0054】
この式（１０）においてベクトルＶは残差、ベクトルＸは未知の測位点の座標、ベクトルＳは未知の点の座標の変化率（移動速度）を示す。また式（１０）においてｌ（Ｌの小文字）は観測値（既知の測位点の座標とＩＧＳ観測点とを結ぶ基線の長さと、そのベクトル）、Ａは計画行列（デザインマトリクス）、Ｇは係数行列を示す。なお測位点はリフレクタ２の地点である。そして式（１０）を最小二乗コロケーションで解くと、
【0055】
【数11】
【0056】
【数12】
【0057】
となり、Ｘ，Ｓ，Ｖの推定値Ｘ＾，Ｓ＾，Ｖ＾（＾は推定値を表す）は、
【0058】
【数13】
【0059】
【数14】
【0060】
【数15】
【0061】
により算出することができる。以上の処理によれば、統合画像生成部１５は、リフレクタ２の座標と単位期間あたりの移動速度、ＩＧＳ観測点の座標及びその単位期間あたりの移動速度、他の異なる１つまたは複数の人工衛星、有人航空機、無人航空機の座標の何れか１つまたは複数と、四次元統合網平均計算とを用いて、リフレクタ２の座標の化成値を推定する。これにより、画像生成装置１は、干渉ＳＡＲ画像や俯瞰画像に示されるリフレクタ２の位置に対応する地表の座標の化成値とそれらの移動速度を精度の高く算出することができる。統合画像生成部１５は、他の画素に対応する座標を、リフレクタ２について算出した座標の化成値や移動速度を用いて、同様に四次元統合網平均計算を用いて算出してもよい。そして統合画像生成部１５は、これらの処理により算出した座標や移動速度の情報を各座標に保持した統合画像を生成してもよい。
【0062】
図６は俯瞰画像とその変動量を含む統合画像を得るシステムのイメージを示す図である。
この図で示すように、画像生成装置１は、ＳＡＲ衛星３や、他の人工衛星であるＱＺＳＳ（Quasi-Zenith Satellite System）３１、ＧＰＳ（Global Positioning System）３２、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）３３、光学衛星３４や、有人航空機３５、無人航空機３６（ドローンなど）の撮影したデータを取得して統合画像を生成する。
この図で示すように、画像生成装置１は、ＳＡＲ衛星３や、他の人工衛星であるＱＺＳＳ（Quasi-Zenith Satellite System）３１、ＧＰＳ（Global Positioning System）３２、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）３３、光学衛星３４や、有人航空機３５、無人航空機３６（ドローンなど）の撮影したデータを取得して統合画像を生成する。
【0063】
統合画像に統合する俯瞰画像は、例えば、滑走路の航空写真や地図画像、工事現場の航空写真や地図画像、敷設された道路の航空写真や地図画像、山体エリアの航空写真、森林管理エリアの航空写真や地図画像などであってよい。このような航空写真や地図画像を用いて生成された俯瞰画像により、滑走路の面全体の各位置の座標と移動量や移動方向ベクトルや移動速度、工事現場の面全体の各位置の座標と移動量や移動方向ベクトルや移動速度、道路の面全体の各位置の座標と移動量や移動方向ベクトルや移動速度、山体エリアの面全体の各位置の座標と移動量や移動方向ベクトルや移動速度、森林管理エリアの面全体の各位置の座標と移動量や移動方向ベクトルや移動速度、などを容易に把握することができる。
【0064】
ここで地図画像が熱帯雨林の地図画像である場合、その熱帯雨林の地図画像の各画素に精度の高い地表座標の化成値や、移動量（地殻変動量）、移動方向ベクトル、移動速度などの情報が含まれる。このような熱帯雨林の地図画像を所定期間ごとに作成して、比較することで、精度の高い同じ位置の画像の情報の違いにより、焼き畑による森林の消失状況、伐木状況、人口植樹森林の樹木の生育状況などの監視を行うことができる。
【0065】
また地図画像が道路を含む地図画像である場合、その道路を含む地図画像の各画素に精度の高い地表座標の化成値や、移動量（地殻変動量）、移動方向ベクトル、移動速度などの情報が含まれる。このような道路を含む地図画像を所定期間ごとに作成して、比較することで、地震などによる地殻変動の影響により道路の位置にどのようなずれが生じているかを把握することができる。また車などの移動体がこのような地図画像を用いて自動走行する場合に、最新の精度の高い位置情報を、地図の各画素に格納された情報から得ることができる。
【0066】
また地図画像が滑走路を含む地図画像である場合、その滑走路を含む地図画像の各画素に精度の高い地表座標の化成値や、移動量（地殻変動量）、移動方向ベクトル、移動速度などの情報が含まれる。このような滑走路を含む地図画像を所定期間ごとに作成して、比較することで、地震などによる地殻変動の影響により空港の滑走路の位置にどのようなずれが生じているかを把握することができる。またドローンや航空機の空中浮遊体がこのような地図画像を用いて自動走行する場合に、最新の精度の高い位置情報を、地図の各画素に格納された情報から得ることができる。
【0067】
また地図画像が鉄道路線を含む地図画像である場合、その鉄道路線を含む地図画像の各画素に精度の高い地表座標の化成値や、移動量（地殻変動量）、移動方向ベクトル、移動速度などの情報が含まれる。このような鉄道路線を含む地図画像を所定期間ごとに作成して、比較することで、地震などによる地殻変動の影響により建設中の鉄道路線の位置にどのようなずれが生じているかを把握することができる。またトンネルの坑心の真上の位置を地図画像で特定しておくことにより、隧道地盤監視をすることができる。
【0068】
また地図画像が建設現場を含む地図画像である場合、その建設現場を含む地図画像の各画素に精度の高い地表座標の化成値や、移動量（地殻変動量）、移動方向ベクトル、移動速度などの情報が含まれる。このような建設現場を含む地図画像を所定期間ごとに作成して、比較することで、建設現場における工事期間の各時点における進捗を確認するための出来形管理や、建設物の竣工後の経年変化監視を行うことができる。
【0069】
また地図画像が山岳地帯を含む地図画像である場合、その山岳地帯を含む地図画像の各画素に精度の高い地表座標の化成値や、移動量（地殻変動量）、移動方向ベクトル、移動速度などの情報が含まれる。このような山岳地帯を含む地図画像を所定期間ごとに作成して、比較することで、地殻変動、火山などの山体膨張、土砂崩れ、を監視することができる。また同様に、所定地域の盛土地盤の監視や、人工島の沈降監視を行うことができる。
【0070】
図７は画像生成装置の最小構成を示す図である。
図８は最小構成の画像生成装置による処理フローを示す図である。
画像生成装置１は少なくとも、取得部１４と統合画像生成部１５の機能を備えればよい。
取得部１４は、所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像を取得し、所定範囲の地表に関する俯瞰画像を取得し、所定範囲の地表における所定地点の座標を含む地点データを取得する（ステップＳ９０１）。
統合画像生成部１５は、干渉ＳＡＲ画像において特定した所定地点と、俯瞰画像において特定した所定地点と、地点データとに基づいて、干渉ＳＡＲ画像と俯瞰画像と地点データとを合成した統合画像を生成する（ステップＳ９０２）。
図８は最小構成の画像生成装置による処理フローを示す図である。
画像生成装置１は少なくとも、取得部１４と統合画像生成部１５の機能を備えればよい。
取得部１４は、所定範囲の地表に関する複数のＳＡＲ（synthetic aperture radar）画像に基づいて生成された干渉ＳＡＲ画像を取得し、所定範囲の地表に関する俯瞰画像を取得し、所定範囲の地表における所定地点の座標を含む地点データを取得する（ステップＳ９０１）。
統合画像生成部１５は、干渉ＳＡＲ画像において特定した所定地点と、俯瞰画像において特定した所定地点と、地点データとに基づいて、干渉ＳＡＲ画像と俯瞰画像と地点データとを合成した統合画像を生成する（ステップＳ９０２）。
【0071】
上述の画像生成装置１は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【0072】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【0073】
１・・・画像生成装置
２・・・リフレクタ
３・・・ＳＡＲ衛星
４・・・衛星アンテナ
１１・・・制御部
１２・・・ＳＡＲ画像生成部
１３・・・干渉ＳＡＲ画像生成部
１４・・・取得部
１５・・・統合画像生成部
２・・・リフレクタ
３・・・ＳＡＲ衛星
４・・・衛星アンテナ
１１・・・制御部
１２・・・ＳＡＲ画像生成部
１３・・・干渉ＳＡＲ画像生成部
１４・・・取得部
１５・・・統合画像生成部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】