本書は、LOD2建築物モデル自動生成ツール(以下、「本ツール」)のチュートリアルです。
本ツールが必要とするハードウェアとソフトウェア環境はユーザマニュアルを参照してください。
以下より、本チュートリアルで使用されているデータセットをダウンロードします。
https://drive.google.com/file/d/1iKnqPgkp9HXaASb3Kkb8uZc3BCqjwRrU/view?usp=sharing
本ツールのファイル構成を以下に示します。
<ツールのファイル構成>
チュートリアルで使用するデータセット構成を以下に示します。 チュートリアルでは、データセットをFドライブ直下に保存している前提で説明を記載します。
<チュートリアル用のデータセット構成>
本来、以下のデータに関しては、SfMソフトウェアを用いて作成したり、G空間情報センターからデータをダウンロードしたりする必要がありますが、チュートリアル用のデータセットでは準備済みの状態です。
- DSM点群
- 内部標定要素
- 外部標定要素
- LOD1 CityGMLデータ
本ツールを使用してLOD2モデルの生成を行う際は、①仮想環境の構築、②入力データの作成、③設定パラメータファイルの作成、④ツールの実行、⑤出力結果の確認の順に作業を行います。
なお、仮想環境の構築は初回のみの作業であり、仮想環境が構築済みであれば、入力データの作成から作業を開始してよいです。
仮想環境の構築についてはユーザマニュアルの「2.3 仮想環境の作成」、「2.4 システム環境の構築」、「2.5 GPU環境の構築」を参照してください。
入力データの作成からの各種作業の詳細については、次節以降に記載します。
<操作手順>
ツール実行時に必要となる入力データの一覧を以下に示します。
<入力データ一覧>
| No. | データ名 | データセットにおける対応データ | 備考 |
|---|---|---|---|
| 1 | 航空写真(原画像) | F:\tutorial\dataset\RawImage | ・LOD2モデル化対象エリアの航空写真の原画像(TIFFファイル) ・航空写真(原画像)の制約条件については、以下の通りです。 地上画素寸法: 25cm オーバーラップ率: ≧60% サイドラップ率: ≧30% |
| 2 | 航空写真DSM点群 | F:\tutorial\dataset\DSM | ・SfMソフトウェアを使用して、航空写真(原画像)から作成します。 ・ファイルフォーマットはLASファイルとします。 |
| 3 | 外部標定要素 | F:\tutorial\dataset\ExCalib\ExCalib.txt | ・SfMソフトウェアが出力した外部標定要素データを本ツールのフォーマットに手動編集する必要があります。 ・ファイルフォーマットに関しては、後述の「5.2.1.1 外部標定要素のファイルフォーマット」を参照してください。 |
| 4 | 内部標定要素 | F:\tutorial\dataset\CamInfo\CamInfo.txt | ・SfMソフトウェアが出力した内部標定要素データを本ツールのフォーマットに手動編集する必要があります。 ・ファイルフォーマットに関しては、後述の「5.2.1.2 内部標定要素のファイルフォーマット」を参照してください。 |
| 5 | LOD1 CityGMLデータ | F:\tutorial\dataset\CityGML | G空間情報センターからダウンロードすることを想定します。 |
一部のデータは、SfMソフトウェアを用いて航空写真(原画像)から作成したり、手動編集によってデータを作成したりする必要があります。準備が必要な入力データについては「5.2.2 DSM点群データの作成」以降に記載します。
外部標定パラメータ情報の一覧を示します。
<外部標定パラメータ情報の一覧>
| No. | 要素名 | 要素ID | 説明 |
|---|---|---|---|
| 1 | 投影中心位置 | X0 | 航空写真撮影時のカメラの三次元座標 |
| 2 | Y0 | ||
| 3 | Z0 | ||
| 4 | カメラ姿勢 | Omega | 航空写真撮影時のカメラの傾き ω：進行方向の軸の回転角（ローリング） φ：進行方向に直角で水平な軸の回転角（ピッチング） κ：鉛直方向の軸の回転角（ヨーイング） |
| 5 | Phi | ||
| 6 | Kappa |
外部標定パラメータファイルの記載例を以下に示します。
<外部標定パラメータファイルの記載例>
※ファイルを.csv形式として読込むため、列を一つのタブで区切る必要があります。
内部標定パラメータ情報の一覧を示します。
<内部標定パラメータ情報の一覧>
| No. | データ名称 | 要素ID | 説明 |
|---|---|---|---|
| 1 | 焦点距離 | FocalLength | カメラの焦点距離(mm) |
| 2 | イメージセンササイズ | ImageSize_x | イメージセンササイズ(x,y) の実サイズ(mm) |
| 3 | ImageSize_y | ||
| 4 | 1pixelのサイズ | PixelSize_x | カメラの1pixel(x,y)の実サイズ(μm) |
| 5 | PixelSize_y | ||
| 6 | カメラ主点 | PrinciplePoint_x | カメラ主点(x,y)の座標(mm) |
| 7 | PrinciplePoint_y |
<内部標定パラメータファイルの記載例>
※ファイルを.csv形式として読込むため、列を一つのタブで区切る必要があります。
SfMソフトウェアを用いて航空写真(原画像)から、DSM点群データを作成します。入力データとなる航空写真(原画像)には制約条件があるため注意してください。
・地上画素寸法: 25cm
・オーバーラップ率: ≧60%
・サイドラップ率: ≧30%
<DSM点群データの作成>
SfMソフトウェアが出力した内部標定要素、外部標定要素データを本ツールのフォーマットに沿う様に手動編集する必要があります。作成するファイルのフォーマットに関しては、前述の「5.2.1.1 外部標定要素のファイルフォーマット」「5.2.1.2 内部標定要素のファイルフォーマット」を参照してください。
<内部標定要素、外部標定要素の作成>
航空写真の撮影エリアに該当するLOD1 CityGMLファイルを用意する必要があります。本ツールでは、G空間情報センターからCityGMLファイルをダウンロードすることで入手することを想定しています。
<LOD1 CityGMLファイル>
入力データの準備が完了した後は、設定パラメータファイルを作成します。なお、設定パラメータファイルの文字コードはUTF-8とします。
設定パラメータファイルの設定値については以下に記載します。
<設定パラメータ一覧>
| No. | キー名 | 設定値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 1 | LasCoordinateSystem | 9 | ・データセットでは東京都三鷹市のデータを使用しているため、平面直角座標9系を指定します。(DSM点群データで使用している平面直角座標系の系番号を指定します。) |
| 2 | DsmFolderPath | F:\tutorial\dataset\DSM | ・5.3.2 で作成したDSM点群データフォルダパスを指定します。 |
| 3 | LasSwapXY | false | ・DSM点群データのXY座標が、Xが北方向の座標値、Yが東方向の座標値の場合は設定値をtrueにします。 |
| 4 | CityGMLFolderPath | F:\tutorial\dataset\CityGML | ・5.3.4 で用意したLOD1 CityGMLフォルダパスを指定します。 |
| 5 | TextureFolderPath | F:\tutorial\dataset\RawImage | ・航空写真(原画像)フォルダパスを指定します。 |
| 6 | ExternalCalibElementPath | F:\tutorial\dataset\ExCalib\ExCalib.txt | ・5.3.3 で作成した外部標定パラメータファイルパスを指定します。 |
| 7 | RotateMatrixMode | 0 | ・テクスチャ貼付け処理のワールド座標からカメラ座標に変換する処理で使用する回転行列Rの種類を指定します。 ・0:R=R_x (ω) R_y (ϕ) R_z (κ) ・1:R=R_z (κ)R_y (ϕ)R_x (ω) |
| 8 | CameraInfoPath | F:\tutorial\dataset\CamInfo\CamInfo.txt | ・5.3.3 で作成した内部標定パラメータファイルパスを指定します。 |
| 9 | OutputFolderPath | F:\tutorial\output | ・LOD2 CityGMLファイルを出力するフォルダパスを指定します。 |
| 10 | OutputOBJ | false | ・LOD2 CityGMLデータとは別に、OBJフォーマットのLOD2モデル情報を出力する場合はtrueを、 出力しない場合はfalseを指定します。 |
| 11 | OutputLogFolderPath | F:\tutorial\output | ・ログファイルを出力するフォルダパスを指定します。 |
| 12 | DebugLogOutput | false | ・デバッグログを出力する場合はtrueを、出力しない場合はfalseを指定します。 |
| 13 | PhaseConsistency | 位相一貫性検査/補正用 設定パラメータ一覧を参照してください。 |
| No. | キー名 | 設定値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 1 | DeleteErrorObject | true | ・位相一貫性検査エラー時に建物データを削除する場合はtrueを、削除しない場合はfalseを指定します。 |
| 2 | NonPlaneThickness | 0.05 | ・非平面検査で使用する閾値 ・非平面とみなす平面の厚み[m]を指定します。 |
| 3 | NonPlaneAngle | 15 | ・非平面検査で使用する閾値 ・非平面とみなす平面の法線角度[deg]を指定します。 |
作成した設定パラメータファイルを以下に示します。
<設定パラメータファイル(F:\tutorial\param.json)>
入力データの準備と設定ファイルの作成が完了した後は、ツールを実行してLOD2 CityGMLデータを作成します。
作業環境を仮想環境に切り替え、以下のコマンドを実行します。
> python AutoCreateLod2.py param.json
AutoCreateLod2.py : 本ツールのPythonコード
param.json : 設定パラメータファイルパス
本ツールの動作が終了した後は、仮想環境の終了動作(5.2.1（3）終了)を行うことで仮想環境から抜け出すことが出来ます。
出力ファイルの確認を行う際は、以下フォルダの確認を行います。
| LOD2 CityGMLファイル | 設定パラメータファイルのOutputFolderPathで指定したフォルダ |
| ログファイル | 設定パラメータファイルのOutputLogFolderPathで指定したフォルダ |
チュートリアル環境で、ツールを実行する際のコマンド例を以下に示します。なお、チュートリアルのデータセットを使用してモデル化を行った場合は、20~30分の動作時間を要します。(入力するCityGMLデータによって動作時間は変動します。)
<ツール実行時のコマンド>
以下に出力データの一覧を記載します。
<出力データ一覧>
| No. | データ名 | チュートリアルにおける出力データ | 備考 |
|---|---|---|---|
| 1 | LOD2 CityGMLデータ | F:\tutorial\ CityGML_YYYYMMDD_HHMMフォルダ内のCityGMLファイル | ・入力CityGMLフォルダ内にあるCityGMLファイルごとに、LOD2 CityGMLファイルを出力します。 |
| 2 | テクスチャ画像 | F:\tutorial\output\CityGML_YYYYMMDD_HHMM\53394445_bldg_6697_appearanceフォルダ内の画像ファイル | ・建物ごとにテクスチャ画像ファイルをJPGフォーマットで出力します。 |
| 3 | テクスチャ付きLOD2建物形状データ(OBJファイル) | 出力しない | ・設定パラメータにて、OBJファイルを出力する設定(OutputOBJ = true)にした場合は以下にOBJファイルを出力します。 ・F:\tutorial\output\CityGML_YYYYMMDD_HHMM\obj |
| 4 | ログファイル | F:\tutorial\output\outputlog_ YYYYMMDD_HHMMSSフォルダ内のログファイル | ・詳細は出力ログファイル一覧を参照 |
※YYYYMMDD_HHMM、YYYYMMDD_HHMMSSは作成日時
| No. | データ名 | チュートリアルにおける出力ログファイル |
|---|---|---|
| 1 | 実行ログファイル | F:\tutorial\output\outputlog_YYYYMMDD_HHMMSS\main_log.txt |
| 2 | CityGML入力モジュールログファイル | F:\tutorial\output\outputlog_YYYYMMDD_HHMMSS\input_citygml_log.txt |
| 3 | モデル要素生成モジュールログファイル | F:\tutorial\output\outputlog_YYYYMMDD_HHMMSS\model_element_generation_log.txt |
| 4 | 位相一貫性検査/補正モジュールログファイル | F:\tutorial\output\outputlog_YYYYMMDD_HHMMSS\check_phase_consistensy_log.txt |
| 5 | テクスチャ貼付けモジュールログファイル | F:\tutorial\output\outputlog_YYYYMMDD_HHMMSS\paste_texture_log.txt |
| 6 | CityGML出力モジュールログファイル | F:\tutorial\output\outputlog_YYYYMMDD_HHMMSS\output_citygml_log.txt |
| 7 | モデル化結果サマリーファイル | F:\tutorial\output\outputlog_YYYYMMDD_HHMMSS\model_create_result.csv |
※YYYYMMDD_HHMM、YYYYMMDD_HHMMSSは作成日時
生成モデルの出力先と、ログファイルの出力先を「F:\tutorial\output」フォルダとした場合の出力結果を示します。
<出力フォルダ(F:\tutorial\output)内の状態>
<出力CityGMLファイル一覧>
<出力テクスチャ画像例>
<出力ログファイル一覧>
<LOD2モデル生成結果>
<モデル化結果サマリーファイル(モデル化結果部分を抜粋)>
各建物のモデル化結果は、モデル化結果サマリーファイル「model_create_result.csv」から確認可能です。モデル化が失敗している建物が存在する場合、各モジュールのログファイルからエラーの詳細内容を確認することが可能です。