ステレオマッチングとは?

「ステレオマッチング」とは、「2次元の画像データから3次元の情報を得る」手法のことです。
オーディオの「ステレオ」機能は、左右のスピー力―から微妙にズレた音を出すことにより立体感・臨場惑を表現する手法として知られていますが、これと同じ考え方です。以下で説明をしていきます。

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ステレオマッチングの原理

実際に2枚の写真をつかって、どのように奥行きを求めるのか簡単にご説明します。

Step-1:左右にカメラを配置し、同じ被写体を左右の方向から撮影します。
この際に、奥の壁のそばにあるビンは、2枚の画像でほぼ同じ位置に見えますが、手前のぬいぐるみは視差(ズレ)が大きいのが分かります。このように“視差”が大きいほど手前にあることを認識できるのです。

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Step-2:この写真の奥行きを調べる為に、同調するポイントをいくつか抽出します。
下の図では左右の点はそれぞれ被写体の同じ位置にポイントしています。

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同調ポイントの比較

このように被写体の同調ポイントを比較することにより視差が生まれ、面積相関の計算式を利用して数値化されます。

Step-3:この視差と、2枚の写真をとった時のカメラ位置などの情報を元に、三角測量という測量方法によって奥行きを求めます。このような一連の流れで、2次元の画像データから3次元の情報を得ることを、ステレオマッチングと呼んでいます。

上記のような細かい作業を手作業で行うことも出来ますが、大変手間がかかります。
そのため、現在では計算機や自動標高抽出システムを用いて3次元の位置を算出する手法が多く用いられています

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ステレオマッチングの事例〜航空写真を使って標高を求める〜

ステレオマッチング(クリックで拡大)
(クリックで拡大)

先ほどご紹介した原理を利用すれば、2枚の航空写真をステレオマッチングさせて標高を求めることもできます。もちろん、正確な標高をもとめるためには、「ここの地点は標高30mです」といった、自動計算させるための、サンプルポイントが必要になります(実際の高さデータを参照する必要があります)。

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