KR100340451B1

KR100340451B1 - 디지털지도 데이터처리장치 및 디지털지도 데이터처리방법

Info

Publication number: KR100340451B1
Application number: KR1020007006961A
Authority: KR
Inventors: 다나카이사히코
Original assignee: 와다 아끼히로; 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2002-06-14
Also published as: EP1069547A1; WO1999034346A1; CN1131500C; KR20010024811A; EP1069547A4; US6470265B1; WO1999034346A8; JPH11184375A; CN1284191A

Abstract

본 발명은 정확한 도로지도의 작성에 유용하고, 특히 작성한 도로지도에 의거하는 이동차량의 네비게이션이나 차량제어에 활용할 수 있는 디지털지도 데이터처리장치 및 디지털지도 데이터처리방법이다.

지도화상처리국(16)은 지표면의 사진데이터를 대위성통신국(14)을 개재하여 취득하고, 화상처리부(20)가 상기 사진데이터를 실질적으로 바로 위에서 본 왜곡이 없는 오르소화상 데이터로 변환처리한다. 데이터추출부(22)는 상기 오르소화상 데이터에 의거하여 도로 및 관련하는 입체정보로 이루어지는 스켈톤맵(도로망 데이터)을 추출하고, 다시 데이터변환부(24)에서 상기 스켈톤맵으로부터 기본도로 데이터를 산출하고, 지도작성부(28)에서 필요한 속성데이터를 중첩하여 왜곡이 없는 정밀도 높은 디지털 오르소지도 데이터를 작성하여 송신부(30)를 거쳐 차량(18)에 전달하여 네이게이션제어나 주행제어에 이용한다.

Description

디지털지도 데이터처리장치 및 디지털지도 데이터처리방법{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING DIGITAL MAP DATA}

최근, GPS(Global Positioning System)위성을 이용하여 자기차량위치의 표시나 목적지까지의 경로안내표시 등을 행할 수 있는 네비게이션시스템이 보급되고 있다. 또 VICS(Vehicle Information Communication System)을 사용하여 정보센터로부터 링크여행시간 등의 교통정보를 얻어 이 교통정보에 의거하여 목적지까지 최단시간으로 도달하기 위한(추장)이동경로를 탐색하여 이용자(운전자 등)에게 제공하는 동적 경로안내시스템(DRGS)도 제안되어 있다. 이와 같은 시스템에 있어서 이용자는 시스템으로부터 제공되는 이동경로나 각종 정보를 디스플레이표시나 음성가이던스에 의해 인식한다. 그리고 상기 이용자는 상기 경로안내정보에 따라 자동차의 운전조작을 행함으로써 더욱 쾌적하고 피로도가 적은 운전을 행할 수 있다.

상기한 바와 같은 시스템에 있어서 이용되는 네비게이션기능은 추측항법, 맵매칭, GPS 등에 의해 구성되어 있다. 추측항법은 차량에 탑재된 방위센서와 거리센서에 의해 차량의 주행궤적을 구하여 차량의 상대위치를 구하고 있다. 또 맵매칭은 추측항법에 의해 구한 차량의 주행궤적과 지도 데이터상의 도로형상을 비교하여 통과도로를 판정함으로써 차량의 지도상의 위치를 구하고 있다. 또한 맵매칭에 의해 얻어진 차량의 위치는 GPS에 의해 얻어지는 차량의 절대위치(위도, 경도)정보와 맞춤으로써 더욱 정밀도가 높은 것으로 할 수 있다.

그런데 상기한 바와 같은 시스템에 있어서, 이용자가 제공되는 정보를 위화감없이 인식하기 위해서는 현실의 차량주위의 상태(도로형상이나 주위의 건조물의 존재 등)와 디스플레이 등에 자기차량위치와 함께 표시되는 표시내용이 일치할 필요가 있다. 즉 자기차량이 존재하는 지점을 정확하게 표현한 지도가 필요하게 된다.

그 때문에 실제의 측량이나 건조물조사 등을 행하여 적절히 수정이 가해진 지도 데이터를 네비게이션시스템의 지도 데이터로서 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 실제로 측량 등을 행하는 경우, 막대한 지도작성시간과 비용이 필요하여 갱신간격이 길어져(예를 들어, 년 단위) 소망하는 지도 데이터를 최적의 타이밍으로 얻을 수 없다는 문제가 있다.

한편, 일본국 특개평7-28400호 공보에는 지구관측위성에서 촬영한 위성사진데이터를 지상의 차량 등에 송신하고, 이 위성사진을 지도의 배경화상으로 변환하여 그 배경화상과 미리 준비한 지명데이터나 도로데이터를 합성하여 지도를 작성하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 의하면 비교적 단주기로 지표면을 촬영한 위성사진데이터를 입수가능하기 때문에 지도의 갱신을 비교적 빈번하게 행할 수 있다. 또 배경화상에 실제의 사진화상을 사용하여 그 위에 자기차량 위치표시를 행하기 때문에 이용자는 지도상에서의 건조물이나 주위환경(자기차량의 주변이미지)의 파악이 용이하게 되어 정보의 인식도가 향상된다.

그러나 취득한 지표면의 사진자체는, 이미지데이터이기 때문에 경로계산을 행하기 위한 도로의 링크마다의 거리나 도로에 링크한 지명 등에 관한 데이터를 가지고 있지 않다. 그 때문에 종래의 네비게이션기능인 고도의 경로계산(예를 들어 유료도로 우선검색이나 비용우선검색 등)이나 경로유도(지체회피나 규제회피 등), 경보제어(커브경고나 오르막 또는 내리막고개 경고 등)등을 행할 수 없다는 문제가 있다. 또 사진은 촬영타이밍에 의해 촬영각도가 다르기 때문에 도로의 형상 등이 실제의 것과 다르다. 그 결과 미리 준비된 도로데이터나 지명데이터 등을 겹쳐맞출 경우에 사진의 표시위치와 각 데이터의 위치(위도, 경도) 등이 어긋나 버린다.

이 결과 각종 정보를 합성한 경우에도 지도의 전체 정밀도가 저하하여 상기한 바와 같은 네비게이션기능에 있어서의 계산을 정확하게 할 수 없다는 문제가 있다. 또한 사진의 표시위치와 GPS에 의해 인식되는 자기차량 위치가 어긋나 버려 네비게이션 자체가 무의미하게 된다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하는 것을 과제로 하여 이루어진 것으로, 용이하고 빈번하게 취득할 수 있는 데이터를 사용하여 정확한 도로지도 데이터를 취득하고, 다시 그 데이터를 유효하게 활용할 수 있는 디지털지도 데이터처리장치 및 디지털지도 데이터처리방법을 제공하는 것을 목적으로 하다.

본 발명은 디지털지도 데이터처리장치　및 디지털지도 데이터처리방법, 특히 지표면을 촬영한 사진데이터에 의거하여 작성하는 디지털지도 데이터의 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 디지털지도 데이터처리장치의 전체구성을 설명하는 구성개념도,

도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 디지털지도 데이터처리장치의 디지털 오르소지도 데이터의 작성개념을 나타내는 모식도,

도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 디지털지도 데이터처리장치의 디지털 오르소지도 데이터의 작성순서를 설명하는 플로우차트,

도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 디지털지도 데이터처리장치의 디지털 오르소지도 데이터의 데이터구조를 설명하는 설명도,

도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 디지털지도 데이터처리장치의 데이터추출부 주변의 구성을 설명하는 구성블럭도,

도 6은 본 발명의 실시형태에 관한 디지털 오르소지도 데이터와 종래의 지도 데이터와의 차를 설명하는 설명도,

도 7은 본 발명의 실시형태에 관한 디지털 오르소지도 데이터를 사용한 시뮬레이션화상의 일례를 나타내는 설명도,

도 8은 본 발명의 실시형태에 관한 차량탑재측 디지털지도 데이터처리장치의구성을 설명하는 구성블럭도,

도 9는 본 발명의 실시형태에 관한 디지털 오르소지도 데이터의 이용예를 설명하는 설명도,

도 10은 본 발명의 실시형태에 관한 디지털 오르소지도 데이터의 작성소프트웨어의 사용예를 설명하는 설명도이다.

본 발명은 높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터를 취득하는 사진데이터취득수단과, 상기 사진데이터를 실질적으로 바로 위에서 본 오르소(ortho)화상데이터로 변환처리하는 화상처리수단과, 상기 오르소화상데이터에 의거하여 상기 지표면의 도로망 데이터를 추출하는 데이터추출수단과, 소정의 디지털도로지도에 대응하는 데이터포맷에 상기 도로망 데이터를 변환하는 데이터변환수단과, 상기 소정의 디지털 도로지도에, 변환된 도로망 데이터를 중첩시켜 디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 지도작성수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터란 항공기나 인공위성 등의 고도비행체에서 촬영한 사진데이터이다. 또「실질적으로 바로 위에서 본 오르소화상데이터」란, 반드시 지표면에 대하여 완전한 수직을 의미하는 것은 아니고, 지표면의 도로나 건조물을 평면시하였다고 간주할 수 있을 정도를 말한다. 또 도로망 데이터란 도로 및 도로에 관련되는 입체정보(예를 들어, 지형이나 시설외관 등)이다. 또 상기 데이터변환수단은 추출된 도로망 데이터의 도로에 대하여 링크분할이나 링크마다의 거리나 도로에 관한 높이정보 등을 부가하고 있다. 또한 지도작성수단은 도로망 데이터에 대하여, 지명정보나 명칭정보, 도로에 관한 규제정보 등을 중첩하여 도로지도를 작성한다. 이 구성에 의하면 오르소화되어 실질적으로 바로 위에서 본 상태의 화상데이터로부터 추출된 도로망 데이터는 도로가 실제의 위도, 경도에 대응한 정확한 형상을 가지기 때문에 각종 정보를 겹쳐 맞춘 경우에 정보의 위치 어긋남이 없어져, 정밀도 높은 지도를 작성할 수 있다. 또 모든 영역이 바로 위에서 본 상태의 오르소화상데이터에 의거하여 도로망의 추출을 행하기 때문에 현실의 도로에 대응한 정확한 지도 데이터를 얻을 수 있다.

또 본 발명은 상기 구성에 있어서 상기 데이터추출수단은 제 1 시간에 변환처리된 제 1 오르소화상데이터와, 제 2 시간에 변환처리된 제 2 오르소화상데이터를 비교하여 양자의 변화분 데이터를 얻는 비교수단을 포함하고, 상기 지도작성수단은 상기 변화분 데이터에 의거하여 디지털 오르소지도 데이터의 보정을 행하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면 제 1 시간과 제 2 시간에서 변환한 부분만 지도 데이터의 수정이 행하여지기 때문에 지도작성비용의 삭감이 가능하고, 빈번한 지도 데이터의 갱신을 행할 수 있다.

또 본 발명은 상기 구성에 있어서 다시 작성한 디지털 오르소지도 데이터를 외부의 지도 데이터처리시스템에 전송하는 전송수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 외부의 지도 데이터처리시스템이란 지도 데이터를 이용하여 각종 처리동작을 행하는 네비게이션시스템이나 각종 검색시스템 등으로, 차량이나 정보센터등의 임의의 장소에서 이용되는 시스템이다. 또 전송수단이란 유선이나 무선 등의 통신수단 외에 CD-ROM이나 DVD 등의 기록매체에 의한 전송도 포함한다. 이 구성에 의하면 용이하게 정밀도 높은 지도 데이터를 이용할 수 있다.

또 본 발명은 상기 구성에 있어서, 상기 사진데이터 취득수단이 취득하는 사진데이터는, 인공위성에 의하여 촬영된 위성사진데이터인 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면 빈번하게 사진데이터의 취득이 가능하고, 최신의 도로데이터의 취득이 가능하게 되기 때문에 지도 데이터의 갱신을 용이하고 또한 소망하는 타이밍으로 정확하게 행할 수 있다.

또 본 발명은 높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터를 취득하는 사진데이터 취득단계와, 상기 사진데이터를 실질적으로 바로 위에서 본 오르소화상데이터로 변환처리하는 화상처리단계와, 상기 오르소화상데이터에 의거하여 상기 지표면의 도로망 데이터를 추출하는 데이터추출단계와, 소정의 디지털도로지도에 대응하는 데이터포맷에 상기 도로망 데이터를 변환하는 데이터변환단계와, 상기 소정의 디지털 도로지도에 변환된 도로망 데이터를 중첩시켜 디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 지도작성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명은 디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 작성소프트웨어를 기록한 매체로서 상기 작성소프트웨어는 컴퓨터상에서 실행되고, 상기 작성소프트웨어는 취득한 높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터를 실질적으로 바로 위에서 본 오르소화상데이터로 변환처리하는 모듈과, 상기 오르소화상데이터에 의거하여 상기 지표면의 도로망 데이터를 추출하는 모듈과, 소정의 디지털도로지도에 대응하는 데이터포맷에 상기 도로망 데이터를 변환하는 데이터변환모듈과, 소정의 디지털도로지도에 변환된 도로망 데이터를 중첩시켜 디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명은 높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터에 의거하여 작성된 디지털 오르소지도 데이터를 취득하는 데이터취득수단과, 취득한 디지털 오르소지도 데이터를 네비게이션시스템에 연휴되는 지도기억수단에 입력하는 입력수단과,입력된 디지털 오르소지도 데이터에 의거하여 네비게이션시스템의 제어를 행하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 데이터취득수단이란, 유선, 무선 등의 통신수단이나 CD-ROM 이나 DVD 등의 기록매체로부터의 판독도 포함한다. 이 구성에 의하면 오르소화되어 실질적으로 바로 위에서 본 상태의 화상데이터로부터 추출된 도로망 데이터에 의거하여 작성된 지도는, 도로의 형상이 실제의 위도, 경도에 대응하여 각종 정보가 위치 어긋나는 일 없이 겹쳐 맞추어져 정밀도 높은 지도가 되기 때문에 정밀도 높은 네비게이션제어를 행할 수 있다.

또 본 발명은 상기 구성에 있어서, 상기 제어수단은 차량탑재의 주행제어기기의 제어를 합쳐서 행하는 것을 특징으로 한다.

여기서 주행제어기기란, 예를 들어 액셀러레이터제어, 시프트제어, 브레이크제어, 서스펜션제어, 구동륜제어, 조향각제어 등이다. 디지털 오르소지도 데이터는 위도, 경도에 더하여 표고데이터를 가지고 있기 때문에, 도로구배나 커브의 곡률반경을 정확하게 산출하는 것이 가능하기 때문에, 예를 들어 커브바로 앞의 감속이나 오르막 또는 내리막고개 차선에서의 시프트제어, 액셀러레이터제어 등을 적절한 타이밍 또한 적절한 제어량으로 행하는 것이 가능하게 되어 지형에 따른 적절한 차량제어를 행할 수 있다.

또 본 발명은 높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터에 의거하여 작성된 디지털 오르소지도 데이터를 취득하는 취득단계와, 취득한 디지털 오르소지도 데이터를 네비게이션시스템에 연휴되는 지도기억수단에 입력하는 입력단계와, 입력된디지털 오르소지도 데이터에 의거하여 네비게이션시스템의 제어를 행하는 제어스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명은 상기 구성에 있어서 상기 제어스텝은 차량탑재의 주행제어기기의 제어를 합쳐서 행하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 가장 적합한 실시형태(이하, 실시형태라 함)를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 실시형태의 디지털지도 데이터처리장치(이하, 단지 처리장치라 함)의 전체구성을 설명하는 구성개념도이다. 처리장치는 지표면으로부터 소정높이를 유지하면서 비행하여 지표면의 사진을 촬영하는 촬영수단, 예를 들어 지구의 주위를 도는 인공위성(12) 등으로부터 통신으로 보내져오는 지표면의 사진데이터를 순차 수신하는 사진데이터 취득수단으로서의 대위성통신국(14)을 거쳐 상기 위성사진데이터를 취득하는 지도화상처리국(16)을 중심으로 구성되어 있다. 상기 지도화상처리국(16)에서 작성된 지도 데이터는 지도사용 사용자의 차량(18)이나 각종 지도이용 어플리케이션(검색시스템 등)을 가지는 처리기기(컴퓨터 등)에 유선, 무선 등의 통신수단이나 CD-ROM이나 DVD 등의 임의의 기록매체를 거쳐 전달된다.

상기 지도화상처리국(16)은 대위성통신국(14)을 거쳐 취득한 위성사진에 대하여 오르소화상처리를 실시하는 화상처리부(화상처리수단)(20)와, 변환된 오르소화상으로부터 소망하는 도로망 데이터, 예를 들어 도로형상이나 해당 도로에 관련되는 시설이나 지형 등의 삼차원정보를 추출하는 데이터추출부(데이터추출수단) (22), 추출한 도로망 데이터를 소정의 디지털도로지도에 대응하는 데이터포맷으로 변환하는 데이터변환부(데이터변환수단)(24)을 포함하고 있다. 상기 데이터변환부 (24)에서는 도로망 데이터를 기존의 디지털도로지도와 관련지어지도록 상기 도로망 데이터가 기본정보(예를 들어, 링크정보)를 가지도록 변환된다. 상기 지도화상처리국(16)은, 다시 종래의 지도 데이터(예를 들어, 지명이나 도로명이나 교차점명, 각종 규제정보, 도로주변의 건조물에 관한 정보 등)를 기억한 지도 데이터베이스 (26)로부터 취득한 속성데이터 등을, 변환된 도로망 데이터에 중첩하여 디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 지도작성부(지도제작수단)(28)와, 작성한 디지털 오르소지도 데이터를 사용자인 차량(18)측에 송신하는 송신부(전송수단)(30) 등을 포함하고 있다.

상기 오르소화상처리란, 복수의 각도로부터 동일영역을 촬영한 위성사진(지표면의 사진데이터)에 화상처리를 실시함으로서 상기 지표면을 실질적으로 바로 위에서 본 상태로 변환하는 처리이다. 통상 광범위를 촬영했을 경우, 촬영각도가 얕아지는 촬영영역 주변부분은 사시(斜視)상태가 되어, 지표면의 도로나 건조물, 지형 등이 왜곡되어 버린다. 그러나 상기 오르소화상처리를 행함으로써 전 촬영영역에 관하여 바로 위에서 촬영한 상태로 할 수 있기 때문에, 지표면의 도로나 건조물, 지형 등이 왜곡되는 일 없이 실제의 형상과 동일하게 된다. 또한 상기 실질적으로 바로 위에서 본 상태란 반드시 지표면에 대하여 완전한 수직을 의미하는 것은 아니라, 지표면의 도로나 건조물을 평면시하였다고 간주할 수 있을 정도를 말한다.

상기 지도화상처리국(16)내부에 있어서의 디지털 오르소지도 데이터의 작성순서를 도 1에 더하여 도 2의 모식도나 도 3의 플로우차트 등에 의거하여 설명한다. 먼저, 지도화상처리국(16)의 화상처리부(20)는 대위성통신국(14)이 취득하고 있는 대상영역의 위성사진화상을 통신수단(무선, 유선등)으로 취득한다(S100). 이때 취득하는 위성사진데이터는 상기한 바와 같이 복수의 각도로부터 동일영역을 촬영한 복수의 사진이다. 통상, 지구의 주위를 운동하는 인공위성은 주기적으로 동일궤도를 통과한다. 또 동일한 장소에 대하여 복수의 각도(예를 들어 지표연직선에 대하여 ±27°)로부터 촬영을 행하기 때문에 동일지점을 적어도 두 방향에서 촬영한 소위 스테레오사진을 상기 화상처리부(20)는 얻을 수 있다. 그리고 상기 지도화상처리국(16)은 지도작성 예정영역의 사진데이터를 취득하였는 지 여부의 판단을 행하고(S101), 소망하는 사진데이터를 취득한 경우에 각 사진데이터의 보정을 개시한다(M200). 취득한 사진데이터는 먼저 휘도나 색상 등의 보정을 행한다 (S102). 통상, 인공위성은 일본의 북에서 남까지를 약 3분정도로 통과하기 때문에 시간차에 의해 그림자가 생기거나 반사광의 각도에 의해 색채의 변화가 생기거나 한다. 그 때문에 밝기나 색채를 일정레벨로 하는 보정을 행하여 사람이 보기쉬운 화상으로 수정한다.

이어서 촬영화상의 위치보정을 행한다(S103). 이 보정은 인공위성이 가지는 촬영시의 데이터, 예를 들어 촬영시의 인공위성의 위치데이터나 촬영각도 데이터 등에 의거하여 행하는 화상 데이터의 보정이며, 촬영범위내에 있어서의 데이터사용영역 등을 확정하기 위한 위치보정이나 화상데이터와 위치데이터 및 각도데이터와대응짓기를 행하기 위한 보정이다. 이어서 지상기준점과 사진데이터상의 기준점을 일치시키는 매칭보정을 행한다(S104). 상기 지상기준점은 지구상의 소정위치(위도, 경도가 명확한 위치)에 설정되어 있다. 예를 들어 일본 전국토를 지도작성영역으로 한 경우, 상기 지상기준점은 각지에 모두 200포인트정도 설정되어 있다. 상기한 (S103), (S104)의 보정에 의하여 지도화상처리국(16)은 인공위성이 임의로 촬영한 사진데이터를 일련의 연속데이터로서 인식할 수 있다.

다음에 사진데이터(스테레오사진)에 오르소화상처리를 실시함으로써 사진데이터를 바로 위에서 지표를 촬영한 상태로 변환한다. 이때 오르소화상처리는 스테레오사진을 기본데이터로서 행하기 때문에, 삼각측량 등의 기술에 의해 각 지점의 표고정보를 얻을 수 있다. 이 결과 화상데이터는 평면시한 상태로 변환되어 화상데이터상의 임의의 위치의 도로, 건조물, 지형 등이 왜곡되는 일 없이 표현된다. 또 각 지점이 높이 정보를 가짐으로써 화상데이터상의 임의의 위치의 도로, 건조물, 지형 등이 입체데이터가 된다(S105).

또한 위도, 경도, 표고를 가지는 화상데이터와 수치데이터를 관련지은 DTM (디지털·토폴러지·모델)데이터베이스를 형성한다(S106). 상기 DTM 데이터베이스는 화상데이터상에 5m 간격의 메시를 가지고 , 각 교차점이 화상데이터의 위도, 경도, 높이의 데이터와 관련지어진 매트릭스 데이터베이스이다. 다시 팬샤프 1 m 화상의 작성을 행한다(S107). 통상 위성사진은 다양한 주파수의 사진을 촬영한다. 예를 들어, 1m 해상도를 가지는 흑백의 근적외 필름이나 4 m 해상도를 가지는 컬러필름을 사용하여 촬영되고 있다. 따라서 양자의 장점을 각각 보완하여 1 m 해상도를 가지는 컬러사진을 합성한다. 후기하는 비교부에서 소정시간 경과한 2개의 DTM 데이터를 비교함으로써 건조물의 고저변화나 지형의 변화를 인식가능하게 된다. 마찬가지로 소정시간 경과한 2개의 팬샤프 1 m 화상을 비교함으로써 도로나 건조물의 신설, 개수(改修), 철거 등의 인식이 가능하게 되어 자동적으로 변화량을 인식함으로써 최종적으로 작성하는 디지털 오르소지도의 자동갱신을 가능하게 할 수 있다. 또한 상기 오르소화상에 의거하는 데이터베이스는 예를 들어 수평 1 m 정밀도, 수직 1.5 m 정밀도를 가지는 것이다. 따라서 변환처리한 오르소화상을 해석함으로써 화상상의 사이즈, 예를 들어 도로폭 등을 인식하는 것이 가능하고, 후기하는 스켈톤맵(skeleton map)을 작성할 때 각 구성선의 굵기의 결정에 이용할 수 있다.

이 시점까지의 데이터는 위성사진에 의거하여 작성된 소정 촬영폭의 띠형상의 데이터이다. 따라서 각 띠형상의 오르소처리데이터를 이어 맞춰 오르소 시뮬레이션없는 모자이크를 작성한다(S108). 이때 각 띠형상의 오르소처리 데이터는 5 m 간격의 메시데이터(위도, 경도, 표고)를 가지고 있기 때문에, 각 메시를 접속함으로써 이음매가 없는 소망영역의 오르소화상 데이터를 얻을 수 있다(M201).

이상으로 위성사진에 의거하는 전반의 화상처리를 종료한다. 이어서 작성한 오르소화상 데이터에 의거하여 데이터추출부(22)는 도로망 데이터의 추출을 행한다. 구체적으로는 스켈톤맵을 작성한다(S109, M202). 스켈톤맵을 작성하는 경우, 기존 지도의 데이터를 오르소화상 데이터에 끌어넣어 오르소화상 데이터상의 도로나 이 도로에 관련되는 입체정보(도로망 데이터)의 추출을 행한다. 상기 도로망데이터는 도로 외에 예를 들어 지형이나 시설외관 등도 포함한다. 이때 특히 도로에 관해서는 오르소화상 데이터상의 화상요소의 연속성의 인식을 행하여 기존 지도의 데이터에 없는 신설이나 개수, 변경 등의 도로를 가미하여 스켈톤맵을 구축한다. 즉 참조하는 기존 지도의 데이터의 정밀도가 낮은 경우에도 실제의 도로나 도로관련정보를 정확하게 인식하고 있는 오르소화상 데이터에 기존 지도의 데이터를 끌어넣음으로써 도로망 데이터의 추출을 신속하게 행할 수 있다.

작성된 스켈톤맵은 위도, 경도, 표고데이터를 가지고 있기 때문에, 데이터변환부(24)는 스켈톤맵의 작성시에 인식한 도로의 형상에 의거하여 도로의 링크분할을 행하는 동시에, 기본도로 데이터를 도로의 링크별로 산출한다(S110, M 203). 상기 기본도로 데이터란 예를 들어 링크정보(링크간 거리, 구배, 커브의 곡률반경 등), 도로구조 등이다. 또 이미 취득되어 있는 도로폭이나 표고 등도 기본도로 데이터로서 유지한다. 상기 기본도로 데이터에 의해 후기하는 네비게이션처리를 원활하게 행할 수 있다. 또한 링크정보는 DTM 5m 메시데이터에 의거하여 산출가능하기 때문에 링크간 거리, 구배, 커브반경 등은 실제의 형상과 대략 같은 수치를 얻는 것이 가능하여 후기하는 화상시뮬레이션을 실행할 때 리얼한 영상을 합성할 수 있다.

그후 기본도로 데이터의 취득이 완료되었는 지의 여부의 판단을 행하고 (S111), 데이터취득이 완료되었다고 판단한 경우에는 지도작성부(28)는 종래의 데이터베이스(26)를 참조하여 속성데이터를 상기 스켈톤맵상에 오버레이하여 디지털 오르소지도를 작성한다(S112, M204). 상기 속성데이터란 종래의 적절하게 갱신가능한 데이터베이스로부터 얻어지는 정보로서, 도로종류별(고속도로, 일반도로, 유료도로, 국도, 현도, 시도, 사도 등), 노선번호, 도로관리자 종류별(국가관리, 현관리 등), 행정구역 종류별, 교통규제(제한속도, 일방통행, 주차금지구역 등)외에, 지명, 교차점명, 도로의 통칭명, 각종 안내 등이다. 또 필요에 따라 도로에 관련되는 입체도형, 즉 배경데이터의 오버레이를 행하여도 좋다. 상기 배경데이터란 예를 들어 수계(水系) 데이터(하천이나 호수, 연못 등), 철도위치 데이터(노선위치나 역위치 등), 시설위치 데이터, 시설형상 데이터 등이다. 이와 같은 배경데이터를 오버레이함으로써 더욱 현실의 풍경, 환경에 가까운 지도를 작성하는 것이 가능하게 된다. 또한 상기 속성데이터는 종류별로 계층화되어 있기 때문에 이용하는 어플리케이션에 대응하도록 포맷변환을 행하여 필요한 정보만을 오버레이하는 것이 바람직하다(S113, M205). 예를 들어 도로만의 정보를 가지고, 그 외의 시설정보 등을 생략한 형태로 하거나, 주요 도시주변(예를 들어 반경 10Km)만 도로정보에 시설정보를 부가하고, 다른부분은 도로정보만의 형태로 한다. 또한 기본도로 데이터, 속성데이터, 배경데이터를 포함하는 데이터구조를 도 4에 나타낸다. 이와 같이 디지털 오르소지도를 사용하여 어플리케이션에 따라 포맷변환함으로써 어플리케이션의 처리를 효율적으로 행하는 것이 가능하게 된다.

포맷변환된 디지털 오르소지도는 송신부(30)를 거쳐 차량(18)에 전달되거나 CD-ROM 등의 기억매체에 기록되어 차량(18)에 송신된다.

상기한 바와 같은 디지털 오르소지도 데이터를 각종 어플리케이션에서 양호하게 이용하기 위해서는 빈번(예를 들어, 수개월에 한 번)하게 수정하는 것이 바람직하다. 이 경우 모든 디지털 오르소지도 데이터를 다시 만드는 것은 비효율적이기 때문에 변화부분을 검출하여 변화위치만의 수정, 갱신을 행하는 것이 바람직하다.

도 5에는 데이터변화분을 검출하는 블럭도가 표시되어 있다. 데이터추출부 (22)의 내부에는 최신의 오르소화상 데이터와 같이 과거에 취득한 오르소화상데이터(1회전에 취득한 것)를 기억하여 두는 메모리(32)를 가지고 있다. 상기 메모리 (32)는 오르소화상데이터를 DTM 5m 메시데이터의 상태로 기억하여도 좋고, 팬샤프 1 m 화상의 상태로 기억하여도 좋다. 메모리(32)에 새로운 오르소화상 데이터가 제공되면 신오르소화상 데이터와, 상기 메모리(32)에 1회전에 공급되어 유지되어 있는 구오르소화상데이터를 비교부(비교수단)(34)에 제공한다. 비교부(34)에서는 신·구의 오르소화상데이터의 대응비교나 겹쳐맞춤 비교를 행하여, 신·구의 변화분 데이터를 취득한다. 그리고 스켈톤맵작성부(36)는 취득한 변화분 데이터에 관하여 부분스켈톤맵을 작성한다(M206). 다시 부분스켈톤맵에 관하여 데이터변환부 (24)는 기본도로데이터 등의 산출을 행하여 디지털도로 지도에 대응하는 데이터로 변환하여 지도작성부(28)에 제공한다. 지도작성부(28)에서는, 먼저 작성하고 있는 디지털 오르소지도의 대응부분의 보정을 변화분 데이터에 의거하여 형성된 데이터로 행하여 최신의 사진데이터의 정보를 반영시킨다. 즉, 신·구의 오르소화상 데이터에서 변화가 없는 부분, 즉 경시변화에 의한 도로형상이나 건조물이나 지형 등에 변화가 없는 부분의 처리를 생략하는 것이 가능하게 되어 처리부담을 경감할 수 있음과 동시에, 신속한 데이터갱신을 행할 수 있다.

또한 송신부(30)에서 디지털 오르소지도 데이터를 송신하는 경우, 변화분 데이터에 의거하여 형성된 변화부분의 디지털 오르소지도 데이터(부분데이터)만을 송신하여 수신측[예를 들어, 차량(18)]에서 먼저 수신하고 있는 디지털 오르소지도 데이터(전체데이터)를 갱신하도록하면, 송신데이터량이 현저하게 저감되어 송신비용의 저감을 행할 수 있다.

이상과 같이 작성된 디지털 오르소지도는, 실질적으로 바로 위에서 본 화상 데이터에 의거하여 작성되기 때문에 도로의 형상이나 해당 도로에 관련하는 입체정보(예를 들어, 지형이나 시설외관 등)에 왜곡이 생기는 일이 없다. 그 결과 경로계산을 행하기 위한 도로의 링크별의 거리, 도로구배, 커브의 곡률반경 등을 정확하게 얻을 수 있다. 또 도로형상 등에 왜곡이 없기 때문에, 미리 준비된 도로에 링크한 지명데이터나 규제데이터 등을 최적의 위치에 오버레이할 수 있다. 즉 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 종래의 방법에 의하면 지표면에 표고차가 있는 경우, 지표면에서 대략 등간격(d)으로 표시되는 마커(a1∼ai)의 위치는 카메라의 시점위치(촬영각도)에 의해 사진데이터상에서는 이동하여 마커(a1∼ai)에 대응하는 마커 (b1∼bi)의 간격은 불균일하게 표현되어 버린다. 그 결과 종래의 데이터인 속성데이터 등을 사진데이터에 중첩시켰을 경우, 위치 어긋남을 일으켜, 지도로서의 정확한 표시를 행할 수 없게 된다. 특히 표고차가 있는 경우, 마커(b1∼bi)의 간격의 불균일이 강조되어 버린다. 그리고 네비게이션의 중요한 기능인 고도의 경로계산(예를 들어, 유료도로 우선검색이나 비용우선검색 등)이나 경로유도(지체회피나 규제회피 등), 경보제어(커브경고나 오르막 또는 내리막고개 경고 등)등을 행할 수없게 되어 버린다.

한편, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 오르소화상처리를 실시함으로써 각 마커(a1∼ai)는 실질적으로 바로 위에서 보는 상태가 되고, 마커(c1∼ci)는 지표면에서의 대략 등간격을 유지한 상태(지표면의 표고차에 의한 약간의 이동; d(1-cos)은 있음)로 오르소화상 데이터상에 표현된다. 그 결과 종래의 데이터인 속성데이터 등을 중첩시킨 경우, 위치 어긋남을 일으키는 일 없이 지도로서의 정확한 표시를 행할 수 있다. 그리고 상기한 바와 같은 네비게이션기능을 정밀도 높게 행할 수 있게 된다.

또 화상에 왜곡이 없는 오르소화상을 사용하여 소망의 위치의 화상 시뮬레이션을 행할 수 있다. 오르소화상은 각 위치의 위도데이터, 경도데이터, 표고데이터를 가지고 있기 때문에 지표면의 건조물의 크기, 높이 등도 인식가능하다. 이들 데이터와 인공위성으로부터 얻어지는 스테레오사진을 합성함으로써 도 7에 나타내는 바와 같이 시점위치를 예를 들어 자동차의 운전자와 같은 위치로 한 시뮬레이션화상을 합성할 수 있다(M207, M208). 또 이 시뮬레이션화상과 후기하는 네비게이션시스템의 경로안내기능을 조합시킴으로써 유도화살표(38)를 중첩시키는 것이 가능하게 되어 양호한 네비게이션표시를 행할 수 있다. 또한 작성한 화상시뮬레이션은 디지털 오르소지도 데이터와 마찬가지로 지도사용 사용자의 차량(18)이나 각종 지도이용 어플리케이션을 가지는 처리기기(컴퓨터 등)에 유선, 무선 등의 통신수단이나 CD-ROM이나 DVD 등의 임의의 기록매체를 사용하여 전달된다.

도 8에는 디지털 오르소지도 데이터의 제공을 받는 차량측의 디지털지도 데이터처리장치를 포함하는 네비게이션장치의 구성블럭도가 표시되어 있다. 차량에 설치된 데이터취득부(40)는 상기 지도화상처리국(16)의 송신부(30)(도 1참조)로부터 송신되는 디지털 오르소지도 데이터를 수신하는 수신장치이어도 좋고, CD-ROM이나 DVD에서 제공되는 디지털 오르소지도 데이터를 판독하는 판독장치이어도 좋다. 데이터취득부(데이터취득수단)(40)에서 취득한 디지털 오르소지도 데이터는 입력부 (입력수단)(42)를 거쳐 차량탑재의 지도 데이터베이스(44)에 입력된다. 네비게이션제어부 (제어수단)(46)는 지도 데이터베이스(44)에 보존된 디지털 오르소지도 데이터가 가지는 각종 데이터, 위도, 경도, 표고 외, 기본도로 데이터(링크데이터 등), 속성데이터, 배경데이터 등에 의거하여 도 9에 나타내는 바와 같은 고도의 경로계산(예를 들어, 유료도로 우선검색이나 비용 우선검색 등)이나 경로유도(지체회피나 규제회피 등), 경보제어(커브경고나 오르막 또는 내리막고개 경고 등) 등을 행할 수 있다. 이들 네비게이션제어는 표시부(48)에 의한 시간표시나 스피커(50)에 의한 음성에 의해 운전자 등의 사용자에게 제시된다. 이 경우 디지털 오르소지도 데이터는 정확한 도로형상이나 도로에 관련되는 정확한 삼차원정보를 가지고 있기 때문에, 상기한 바와 같은 각종 네비게이션제어를 정밀도 높게 행할 수 있다. 또 오버레이진 속성데이터나 배경데이터와 도로형상이나 도로에 관련되는 삼차원정보가 정확하게 일치하고 있기 때문에 현실의 도로나 거리와 일치한 고품질의 지도 및 네비게이션정보의 표시를 행할 수 있다.

다시 상기한 바와 같이 작성한 정밀도 높은 디지털 오르소지도 데이터는 차량과 각 정보센터에서 동일한 지도 데이터를 동시에 취득하는 것이 용이하고 차량과 각 정보센터와의 사이에서 더욱 충실한 커뮤니케이션을 행할 수 있게 된다. 즉 정보센터(예를 들어, 교통정보센터나 경찰 등)와 차량이 동일한 디지털 오르소지도 데이터를 가짐으로써 상기 정보센터는 최신의 정확한 지도 데이터에 의거하여 차량에 대하여 위험회피지시나 지체회피지시를 신속 또한 정확하게 행할 수 있다. 또 차량과 각 정보센터에서 동일한 디지털 오르소지도 데이터를 가짐으로써 신뢰성이 높은 메이데이시스템을 구축할 수도 있다. 즉 사고나 응급환자 등이 발생한 경우, 구원지에 차량을 향하게 하는 경우에도 정보센터와 차량이 동일한 정밀도 높은 지도 데이터를 가짐으로써 적절한 경로의 선택이나 정확한 목표위치의 표시, 지시가 가능하게 되어 신속한 구호활동을 행할 수 있다. 또 주행중의 차량으로부터 정보 센터가 사고 등 정보를 취득하는 경우에도 차량과 정보센터가 가지는 지도 데이터가 정확히 일치하고 있기 때문에 신속 또한 정확한 정보전달을 행할 수 있다.

또 네비게이션제어부(46)는 상기 경보제어에 연동하여 주행제어부(52)에 디지털 오르소지도 데이터의 기본도로 데이터 등의 정보를 제공하여 커브나 오르막 또는 내리막고개에서의 차량의 주행제어를 행한다. 상기 주행제어부(52)는 예를 들어 커브의 곡률반경이나 도로의 구배, 차선수, 차폭 등을 고려하여 브레이크나 트랜스미션, 서스펜션, 엔진 등의 제어량 및 제어타이밍의 조정을 행한다. 이 경우, 디지털 오르소지도 데이터는 정확한 링크정보(링크간 거리, 구배, 커브의 곡률반경 등)를 가지고 있기 때문에 주행제어부(52)는 정확한 연산처리를 행할 수 있게 되어 안전하고 최적의 타이밍제어를 행할 수 있다. 또한 주행제어부(52)는 디지털 오르소지도 데이터에 더하고, 다시 다른 정보(예를 들어 차량주위의 교통상황이나주위환경 등)를 얻음으로써 조향각제어나 구동륜제어가 가능하게 되어 자동운전제어도 가능하게 된다.

또 도 10에 나타내는 바와 같이, 디지털 오르소지도 데이터의 작성소프트웨어 (도 3의 플로우차트의 처리를 행하는 소프트웨어)를 CD-ROM, DVD 등의 매체(54)에 기억하여 지도화상처리국(16)(도 1참조)을 개재하지 않고 사용자측의 컴퓨터(56) 등의 처리장치로 실행하여 상기 디지털 오르소지도 데이터의 작성을 행할 수도 있다. 이 경우 사진데이터는 대위성통신국(14)으로부터 공중회선등을 거쳐 취득하게 된다. 상기 소프트웨어는 적어도 공중회선 등을 거쳐 취득된 높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터를 실질적으로 바로 위에서 본 오르소화상 데이터로 변환처리하는 모듈과, 상기 오르소화상 데이터에 의거하여 상기 지표면의 도로망 데이터를 추출하는 모듈과, 소정의 디지털 도로지도에 대응하는 데이터포맷에 상기 도로망 데이터를 변환하는 데이터변환모듈과, 소정의 디지털 도로지도에 변환된 도로망 데이터를 중첩시켜 디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 모듈을 포함하여 임의의 타이밍으로, 임의의 장소에서 디지털 오르소지도 데이터의 작성을 행할 수 있다. 물론 차량탑재기로서 컴퓨터(56)를 가지면 주행중 등에 이동장소에 따른 필요한 영역의 디지털 오르소지도 데이터를 즉시 작성할 수 있다. 또 상기 소프트웨어에 도 5에 나타내는 비교부와 동일한 처리를 행하는 모듈을 부가하면, 변화분 데이터에 의거하는 디지털 오르소지도 데이터의 갱신작업도 용이하게 행할 수 있다. 또한 도 2에 나타내는 것 같은 화상시뮬레이션을 실행하는 모듈을 부가하면, 사용자가 소망하는 위치나 시야각도의 시뮬레이션화상의 작성을 용이하게 행할 수있다.

또한 본 실시형태에서는 인공위성으로 취득한 스테레오사진 데이터를 기본데이터로서 설명하였으나, 고도에서 촬영한 스테레오사진이면 동등한 처리가 가능하고, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또 스켈톤맵상에 오버레이하는 속성데이터 등도 실시형태에서 나타낸 것에 한정되지 않고, 도로 및 도로에 관련되는 데이터이면 임의로 오버레이가능하여 소망하는 디지털 오르소지도 데이터의 작성을 행할 수 있다.

본 발명에 의하면, 용이하고 빈번하게 취득할 수 있는 사진데이터를 사용하여 정확한 도로지도 데이터의 작성이 가능함과 함께 그 데이터를 유효하게 활용하여 정밀도 높은 네비게이션 및 차량제어를 행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 디지털지도 데이터처리장치 및 디지털지도 데이터처리방법은 정확한 도로지도의 작성에 유용하며, 특히 작성한 도로지도에 의거하는 이동차량의 네비게이션이나 차량제어에 활용할 수 있다.

Claims

높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터를 취득하는 사진데이터 취득수단과,

상기 사진데이터를 실질적으로 바로 위에서 본 오르소화상 데이터로 변환처리하는 화상처리수단과,

상기 오르소화상 데이터에 의거하여 상기 지표면의 도로망 데이터를 추출하는 데이터 추출수단과,

소정의 디지털 도로지도에 대응하는 데이터포맷에 상기 도로망 데이터를 변환하는 데이터 변환수단과,

상기 소정의 디지털 도로지도에 변환된 도로망 데이터를 중첩시켜 디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 지도 작성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털지도 데이터처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 데이터추출수단은 제 1 시간에 변환처리된 제 1 오르소화상 데이터와, 제 2 시간에 변환처리된 제 2 오르소화상 데이터를 비교하여, 양자의 변화분 데이터를 취득하는 비교수단을 포함하고,

상기 지도 작성수단은,

상기 변화분 데이터에 의거하여 디지털 오르소지도 데이터의 보정을 행하는것을 특징으로 하는 디지털지도 데이터처리장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 작성한 디지털 오르소지도 데이터를 외부의 지도 데이터처리시스템에 전송하는 전송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털지도 데이터처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 사진데이터 취득수단이 취득하는 사진데이터는, 인공위성에 의해 촬영된 위성사진 데이터인 것을 특징으로 하는 디지털지도 데이터처리장치.
높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터를 취득하는 사진데이터 취득단계와,

상기 사진데이터를 실질적으로 바로 위에서 본 오르소화상 데이터로 변환처리하는 화상처리단계와,

상기 오르소화상 데이터에 의거하여 상기 지표면의 도로망 데이터를 추출하는 데이터추출단계와,

소정의 디지털 도로지도에 대응하는 데이터포맷에 상기 도로망 데이터를 변환하는 데이터변환단계와,

상기 소정의 디지털 도로지도에 변환된 도로망 데이터를 중첩시켜 디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 지도작성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털지도 데이터처리방법.
디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 작성소프트웨어를 기록한 매체로서,

상기 작성소프트웨어는 컴퓨터상에서 실행되고,

상기 작성소프트웨어는 취득한 높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터를 실질적으로 바로 위에서 본 오르소화상 데이터로 변환처리하는 모듈과,

상기 오르소화상 데이터에 의거하여 상기 지표면의 도로망 데이터를 추출하는 모듈과,

소정의 디지털 도로지도에 대응하는 데이터포맷에 상기 도로망 데이터를 변환하는 데이터변환모듈과,

소정의 디지털 도로지도에, 변환된 도로망 데이터를 중첩시켜 디지털 오르소지도 데이터를 작성하는 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 매체.
높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터에 의거하여 작성된 디지털 오르소지도 데이터를 취득하는 데이터취득수단과,

취득한 디지털 오르소지도 데이터를 네비게이션시스템에 연휴되는 지도기억수단에 입력하는 입력수단과,

입력된 디지털 오르소지도 데이터에 의거하여 네비게이션시스템의 제어를 행하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털지도 데이터처리장치.
제 7항에 있어서,

상기 제어수단은 차량탑재의 주행제어기기의 제어를 함께 행하는 것을 특징으로 하는 디지털지도 데이터처리장치.
높은 곳에서 촬영한 지표면의 사진데이터에 의거하여 작성된 디지털 오르소지도 데이터를 취득하는 취득단계와,

취득한 디지털 오르소지도 데이터를 네비게이션시스템에 연휴되는 지도기억수단에 입력하는 입력단계와,

입력된 디지털 오르소지도 데이터에 의거하여 네비게이션시스템의 제어를 행하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털지도 데이터처리방법.
제 9항에 있어서,

상기 제어단계는 차량탑재의 주행제어기기의 제어를 함께 행하는 것을 특징으로 하는 디지털지도 데이터처리방법.