ブレイクライン抽出機能

本項では，MMS 手法のブレイクライン抽出機能を拡張して，LP データに含まれる天端 面や小段などのブレイクライン候補線から，それぞれブレイクラインを抽出する手法を提 案する．本機能のアルゴリズムの流れを次に示す．

Step1. 抽出範囲限定処理では，ブレイクライン候補線を中心に抽出範囲を複数取得する．

Step2. 抽出範囲限定処理で取得した抽出範囲ごとに Step3～Step4 の処理を繰り返し実行

する．

Step3. 断面モデル生成処理および壁状ノイズ除去処理では，抽出範囲の点群データから 壁状ノイズを除去した断面モデルを生成する．

Step4. 断面変化点特定処理では，Step3 で生成した断面モデルから平坦部の断面変化点を

特定する．

Step5. ブレイクライン生成処理では，断面変化点特定処理で取得した複数の断面変化点

を一つに統合し，ブレイクラインを生成する．

(1) 抽出範囲限定処理

本処理では，「天端面や小段を区別せずにブレイクラインが誤抽出される課題」に対応す るため，ブレイクライン候補線を中心とする直方体領域から抽出した点群データを用いて ブレイクラインを抽出する．これにより，高さの異なる平坦部のブレイクラインが誤抽出 される事を防ぐ．抽出範囲の限定イメージを図 4.14 に示す．まず，ブレイクライン候補線 の始点からブレイクラインに沿って，縦断方向 vbreakline および横断方向 cbreakline ，鉛直方向 h の直方体領域を連続して作成する．次に，作成した各領域から点群データを抽出する．

この処理で得た領域をRC = { rc 1 , rc 2 , rc 3 , ..., rc b } とし，rc b に含まれる点群データを Pr

= { pr 1 , pr 2 , pr 3 , ..., pr e } とする．ここで，縦断方向 vbreakline の値は，河川堤防の縦断勾配 の影響を受けない範囲を適用する．

ブレイクライン候補線

点群データ 抽出範囲

X Z

Y

点群データと ブレイクライン候補線

X Z

Y

標高を考慮した 点群の抽出範囲

X Z

Y

抽出範囲の 点群データ

h c_breakline

v_brakline 始点

縦断方向

始点

縦断方向

図 4.14 抽出範囲限定処理

(2) 断面モデル生成処理

を折線近似して断面モデルを生成する．この処理で得た断面モデルの構成点をPx = { px 1 , px2 , px 3 , ..., px g } とする．

X Z

Y

抽出範囲の点群pr_e

抽出範囲rc_b

X Z

Y

点群pr_eを投影変換して 折線近似

投影方向

X Z

断面モデルPx ブレイクライン候補線

点群データ 抽出範囲

抽出範囲rcb 投影方向

図 4.15 断面モデル生成処理

(3) 壁状ノイズ除去処理

本処理では，断面モデル生成処理によって生成した断面モデルを利用して，平坦部より も高い位置に存在する点群データを壁状ノイズとして取り除く．また，内挿処理によって 壁状ノイズで隠れていた天端面を補間する．壁状ノイズの除去イメージを図 4.16に示す．

まず，壁状ノイズに覆われた平坦部を推定するため，断面モデル Px から，水平との角度 が閾値β以内の線分を探索する．そして，その中から最も高い位置に存在する線分を平坦 部として取得する．そして，平坦部を延長し，既存の断面モデルとの交点の中から，最も 平坦部との距離が離れた交点を断面モデルに追加する．最後に，平坦部より高い点群デー タを断面モデルの中からノイズとして除去する．この処理で得た壁状ノイズを除去した断 面モデルを Pm = { pm 1 , pm 2 , pm 3 , ..., pm n }とする．

断面モデルPx 線分の角度に基づい て水平線を探索 水平線を特定 する際の閾値β

平坦部と交点との 間にある線分を除去

最も高い位置の水平 線を平坦部として取得

天端面

平坦部から最も離れた 線分との交点を取得

壁状ノイズ として除去

ノイズを除去した 断面モデルPm 図 4.16 壁状ノイズ除去処理

(4) 断面変化点特定処理

本処理では，断面モデル生成処理および壁状ノイズ除去処理で生成した断面モデルから，

平坦部の断面変化点を特定する．断面変化点の特定イメージを図 4.17に示す．まず，断面 モデル Pm から，水平との角度差が閾値 β 以内の線分を平坦部として抽出する．次に，平 坦部から連続する水平幅が鉛直幅を上回る面を平坦部の延長として抽出する．そして，こ れらの抽出した面の端点の中から，最もブレイクライン候補線と距離が近い点を断面変化 点として取得する．これにより，植生や風化等の影響による平坦部の変形を考慮した断面 変化点が取得できる．そして，この処理から得た断面変化点を pc b とし，各領域の断面変 化点の集合を Pc = { pc 1 , pc 2 , pc 3 , ..., pc b } とする．

水平線を特定 する際の閾値β

断面モデル Pm 平坦部を推定

ブレイクライン候 補線が通過する点

断面変化点

本処理では，断面変化点 Pc からブレイクラインを作成する．具体的には，断面変化点 Pc の各点を結んで折れ線を作成する．次に，各領域のブレイクライン候補線の始点からの距 離を横軸，ブレイクライン候補線に対する各点の垂線の長さを縦軸としてメディアンフィ ルタによって平滑化する．そして，平滑化された断面変化点の点列 Pc を各頂点とするブ レイクライン BLbreakline を作成する．