JP2017010082A - 地図作成装置、地図作成方法、およびモービルマッピング用計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地理を直感的に把握しやすくさせ、かつ、一覧性をも向上させた道路沿いの地図を作成することのできる地図作成装置等の提供を目的とする。【解決手段】撮影画像３中に設定したパスポイント４、撮影位置・方位情報、および撮影対象の３次元モデル５に基づいて撮影画像３同士を連続方向に接合するとともに、撮影対象に対する撮影方向を仮想的に変更し、かつ、絶対標定し、これにより絶対標定された垂直撮影方向のモザイク画像６、および道路両脇の景色２についての一組の水平撮影方向のモザイク画像７を生成する個別画像生成部８と、前記垂直撮影方向のモザイク画像６の道路両脇に応じた位置に当該位置を下端とする水平撮影方向のモザイク画像７を同一平面上につなぎ合わせるようにしてそれぞれ貼り付け、展開図近似の写真地図９を作成する展開画像生成部１０とを有して地図作成装置Ｂを構成する。【選択図】図１

Description

本発明は地図作成装置、地図作成方法、およびモービルマッピング用計測装置に関するものである。

道路の路面および道路両脇の景色を道路長に沿って連続撮影した撮影画像、および撮影位置・方位情報を用いて道路沿いの地図を作成する地図作成装置としては、従来、特許文献１に記載されたものが知られている。

この従来例において地図の作成は、先ず最初に、全周囲カメラを積載した車両から取得される全周映像の中から特徴点を抽出し、それを隣接する複数フレームにトラッキングし、カメラ移動のベースとトラッキング点で校正する三角形を構成し、そのトラッキングデータを解析することで、特徴点の三次元座標とカメラ位置と姿勢を持つ全周映像を取得する。次いで、この全周映像からカメラ位置と姿勢を基として座標を絞り込み、三次元解析することで、点、線、および端点からなる幾何学的単純図形を抽出するとともに、そのトラッキングデータから、上述と同様の原理で、その三次元位置と姿勢を検出し、その三次元座標を与える。なお、この座標は相対座標であるので、地図上の既知のデータや高精度のＧＰＳのデータから、後処理で絶対座標を付加する。

この後、前もって用意したパターンとの比較により、上述の幾何学的単純図形を形状分類して道路標示、道路標識、信号機などの属性を登録し、さらに、上述の幾何学的単純図形から、元となる三次元空間に対応する三次元空間を再構築する。これに目的に応じて、他の必要な情報が統合され、俯瞰的に表現したり、車両目線で表現したりすることのできる、すなわち全方向、及び全ての視点に変換可能なデータを持っている三次元機械地図が完成する。

特許第５２２７０６５号公報

しかしながら、上述した従来例における地図は、視点を俯瞰などの立体的な構図に合わせたときには、実地での眺めとの共通点が極めて多くなり、地理を直感的に把握しやすくなるものの、反面、一度に把握、表示できる地理的範囲は狭くなり、一覧性が低下してしまうし、また、平面地図のように平面的な構図に合わせたときには、一覧性が向上する反面、実地での眺めとの共通点が極めて少なくなり、地理を直感的に把握しずらくなってしまうという欠点がある。

また、撮影画像から幾何学的単純図形を抽出した上で、この幾何学的単純図形から三次元空間を再構成したり、相対座標に後処理で絶対座標を付加したりするために、誤差が蓄積しやすく、これにより精度が低くなることによっても地理の直感的な把握がしずらくなる。

本発明は以上の欠点を解消すべくなされたものであって、地理を直感的に把握しやすくさせ、かつ、一覧性をも向上させた道路沿いの地図を作成することのできる地図作成装置、および地図作成方法の提供を目的とする。また、本発明の他の目的は、上記地図の作成のためのデータ取得に使用可能なモービルマッピング用撮影装置の提供にある。

本発明によれば、上記目的は、
道路の路面１および道路両脇の景色２、２を道路長に沿って連続撮影した撮影画像３、３、・・、および撮影位置・方位情報を用いて道路沿いの地図を作成する地図作成装置であって、
撮影画像３中に設定したパスポイント４、撮影位置・方位情報、および撮影対象の３次元モデル５に基づいて撮影画像３、３同士を連続方向に接合するとともに、撮影対象に対する撮影方向を仮想的に変更し、かつ、絶対標定し、これにより絶対標定された垂直撮影方向のモザイク画像６、および道路両脇の景色２、２についての一組の水平撮影方向のモザイク画像７、７を生成する個別画像生成部８と、
前記垂直撮影方向のモザイク画像６の道路両脇に応じた位置に当該位置を下端とする水平撮影方向のモザイク画像７、７を同一平面上につなぎ合わせるようにしてそれぞれ貼り付け、展開図近似の写真地図９を作成する展開画像生成部１０とを有する地図作成装置を提供することにより達成される。

本発明によれば、地図作成装置は、撮影画像３中に設定したパスポイント４に撮影位置・方位情報を含めたブロック調整によって絶対標定、モザイク処理をするとともに、３次元モデル５を利用して正射変換等の平行投影変換をすることにより、精度に極めて優れた垂直撮影方向のモザイク画像６、および道路両脇の一組の水平撮影方向のモザイク画像７、７を生成する。また、このようにして位置標定された垂直・水平撮影方向のモザイク画像６、７、７を道路を基準にして同一平面上につなぎ合わせることにより、展開図近似の写真地図９を生成する。

得られた写真地図９は、実地での眺めとの共通点が多いために、地理を直感的に把握しやすく、また、平面的な構図の下で地理を仮想的に再現しているために、一覧性にも優れる。さらに、垂直・水平撮影方向のモザイク画像６、７は厳密な方法により撮影画像３から生成されているために、精度に優れたものとなる。例えば、上述のブロック調整にはバンドル法を利用することが可能であり、また、パスポイント４の設定には、Ｓｈｉｆｔ法やＨａｒｒｉｓ法を利用することができる。なお、位置精度を高めるために、ブロック調整には地上基準点を利用するのが望ましい。

したがって本発明によれば、例えば、カメラ、レーザ測距装置、ＧＰＳ、およびＩＭＵなどを搭載した計測車両によるモービルマッピングにより取得されたデータを入力することにより、上述のように使い勝手の良い地図を得ることができる。

また、同一の撮影位置から全天頂方向を分割撮影するカメラ１１により同時撮影された原画像１２、１２同士を撮影位置・方位情報を用いて接合し、上記撮影画像３を生成する広画角画像生成部１３を有し、
上記個別画像生成部８により撮影画像３あるいは前記原画像１２に基づいてモザイク画像６、７を生成したときには、モービルマッピングに多用されるようないわゆる全周囲画像などを用いて上述の地図を生成する場合に比べ、仰角方向に撮影範囲の欠損領域が生じないために、道路沿いの高層建築物についても確実に漏れなく地図に反映することができ、地図の臨場感が格段に向上する。また、例えば上述の水平撮影方向のモザイク画像７を生成するに際し、水平撮影方向に近い撮影方向の原画像１２を利用することにより、再現性をより高めることができる。なお、原画像１２を分割撮影するカメラ１１には、例えば標準レンズを備えたもののほか、広角レンズや魚眼レンズを備えたものを用いることが可能である。

さらに、上記個別画像生成部８による垂直・水平撮影方向のモザイク画像６、７の生成に際し、魚眼レンズ１４を用いて撮影された射影方式の撮影画像３を垂直・水平方向に平行投影変換処理したときには、中心投影画像などと比べて画像にひずみがないために、見やすい地図を得ることができる。また、魚眼レンズ１４を用いることにより、撮影範囲を極めて広くすることができ、これにより全天頂方向を同時撮影するための原画像１２の枚数を減らせることから、上述した広画角画像生成部１３の負荷を軽減することができる。以上の魚眼レンズ１４を用いた撮影画像３、３同士の接合は、例えばそれぞれのタイポイントをエピポーラ線を用いて対応付けてすることが可能である。

加えて、上記撮影画像３あるいは３次元モデル５に基づいて交差点１５を抽出するとともに、上記撮影画像３あるいは原画像１２における上記交差点１５の支線撮影領域を加工して補間画像１６を生成し、かつ、該補間画像１６を垂直撮影方向のモザイク画像６の支線対応位置につなぎ合わせるようにして貼り付ける交差点調整部１７を有するときには、交差点１５があるときにも、その存在を地図により良好に把握することができる。また、補間画像１６を貼り付けることにより、水平撮影方向のモザイク画像７の支線対応位置に表れてしまう不自然な表示の抜け落ちがなり、支線の存在を含めて地図全体の臨場感が向上する。なお、上述の交差点１５の抽出は、撮影画像３や３次元モデル５において道路両脇の建築物の表面により仮想的に構成される面の不連続部分の探索や、パターンマッチングあるいは輪郭追跡により交差点１５や支線と推測される領域を探索等してすることができ、また、上記補間画像１６には、例えば、路面１と同じように支線の交差点１５近傍の領域についての正射投影画像や、原画像１２における支線の水平撮影方向の撮影領域を加工したものなどを利用することができる。

また、本発明によれば、上述した目的は、
道路の路面１および道路両脇の景色２、２を道路長に沿って連続撮影した撮影画像３、３、・・、および撮影位置・方位情報を用いて道路沿いの地図を作成する地図作成方法であって、
撮影画像３中に設定したパスポイント４、撮影位置・方位情報、および撮影対象の３次元モデル５に基づいて撮影画像３、３同士を連続方向に接合するとともに、撮影対象に対する撮影方向を仮想的に変更し、かつ、絶対標定し、これにより絶対標定された垂直撮影方向のモザイク画像６、および道路両脇の景色２、２についての一組の水平撮影方向のモザイク画像７、７を生成するステップと、
前記垂直撮影方向のモザイク画像６の道路両脇に応じた位置に当該位置を下端とする水平撮影方向のモザイク画像７、７を同一平面上につなぎ合わせるようにしてそれぞれ貼り付け、展開図近似の写真地図９を作成するステップとを有する地図作成方法を提供することにより達成される。

さらに、上述した地図作成装置に入力され、あるいは、以上の地図作成方法に用いる撮影画像３は、
所定の仰俯角範囲内を撮影範囲として道路の路面１、および道路脇の高層建築物１８の比較的低高度域を含む景色２を撮影する低高度域撮影カメラ１１Ａと、
該低高度域用撮影カメラ１１の撮影範囲と外周縁部において重合する天頂領域を撮影範囲とし、道路脇の高層建築物１８の比較的高層域を撮影する高高度域撮影カメラ１１Ｂとを有するモービルマッピング用計測装置を用いて取得することができる。

この発明によれば、モービルマッピング用計測装置は、低高度域撮影カメラ１１Ａと高高度域撮影カメラ１１Ｂにより、全天頂方向、言い換えれば天頂を含む仰俯角方向を分割撮影する。これにより、道路沿いの高層建築物１８の比較的高層域についても確実に漏れなく撮影する。なお、低高度域撮影カメラ１１Ａと高高度域撮影カメラ１１Ｂは、それぞれ別個のカメラ１１であっても、あるいは比較的低高度域と比較的高層域とを分割撮影する単一筐体のカメラ１１としても構成することが可能である。

したがって本発明によれば、上述した地図作成装置に入力され、あるいは地図作成方法に用いられる道路の路面１および道路脇の景色２を道路長に沿って連続撮影した撮影画像３を取得することができる上に、仰角方向に撮影範囲の欠損領域が生じないことから、地図作成装置等により得られる地図に道路沿いの高層建築物１８の全景を反映させ、その臨場感をも高めることができる。

なお、道路沿いの高層建築物１８の比較的高層域は、例えば、計測車両の走行する道路が１車線もしくは片側１車線のとき、あるいは片側２車線以上のときにおいて道路脇に最も近い車線を計測車両が走行することにより、低高度域撮影カメラ１１Ａの撮影範囲から外れやすくもなる。このため、例えば上述のモービルマッピング用計測装置にカメラ制御部を設け、低高度域撮影カメラ１１Ａにより撮影された画像を逐次解析し、得られる走行車線情報が片側２車線以上の道路における路肩に最も近い車線ではないなどの条件を満たすときに高高度域撮影カメラ１１Ｂによる撮影を停止するようにすれば、不要な高高度域撮影カメラ１１Ｂによる撮影や、その撮影画像３についての不要な接合処理などを防止することができる。また、以上のような走行車線に代えて、道路脇までの距離を高高度域撮影カメラ１１Ｂについての制御の判断基準にして足りる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、地理を直感的に把握しやすくさせ、かつ、一覧性をも向上させた道路沿いの地図を作成することのできる地図作成装置、および地図作成方法を提供することができ、また、上記地図の作成のためのデータ収集に使用可能なモービルマッピング用撮影装置を提供することができ、これにより、道路を利用している歩行者や車両が目的地へとミスなく簡単にたどり着けるようにすることができる。

本発明に係る地図作成装置のハードウェア構成図である。 計測車両を示す図で、（ａ）は計測範囲、計測状態を説明する側面図、（ｂ）は平面図である。 カメラを説明する図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は水平方向の撮影範囲を示す図、（ｃ）は分割撮影した原画像の合成状態を説明する図である。 原画像の幾何補正を説明する図で、（ａ）はレンズの主点位置の変更に伴って単写真に生じる誤差を説明する図、（ｂ）は幾何補正のイメージ図、（ｃ）はレンズの主点位置の変更に伴って立体写真に生じる誤差を説明する図である。 全天頂方向の撮影画像からの写真地図の生成作業を説明する図で、（ａ）は全天頂方向の撮影画像を示す図、（ｂ）はブロック調整の仕組みを説明する図である。 全天頂方向の撮影画像からの写真地図の生成作業を説明する図で、（ａ）は全天頂方向の撮影画像におけるパスポイントの抽出状態を説明する図、（ｂ）は撮影画像から抽出され、道路脇の景色をほぼ正面から捉えた画像を示す図である。 全天頂方向の撮影画像からの写真地図の生成作業を説明する図で、（ａ）は水平方向の平行投影モザイク画像を示す図、（ｂ）は垂直方向の平行投影モザイク画像を示す図、（ｃ）は３次元モデルを垂直方向から示したイメージ図である。 全天頂方向の撮影画像からの写真地図の生成作業を説明する図で、垂直方向の平行投影モザイク画像に水平方向の平行投影モザイク画像を貼り付けた状態を示す図である。 全天頂方向の撮影画像からの写真地図の生成作業を説明する図で、（ａ）は交差点の支線をほぼ正面から捉えた画像を示す図、（ｂ）は補間画像の生成イメージ図である。 全天頂方向の撮影画像からの写真地図の生成作業を説明する図で、完成した写真地図を示す図である。

図１ないし図１０に本発明の実施の形態を示す。図２（ａ）は地図作成対象の道路での計測作業の概要を示すもので、計測作業は、路面１上で計測車両２０を走行させて、すなわちモービルマッピングによりなされる。上記計測車両２０には、モービルマッピング用計測装置Ａが搭載される。

このモービルマッピング用計測装置Ａは、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ＧＮＳＳ受信機２１と、ＩＭＵ２２と、レーザ測距装置２３と、カメラ１１と、これらが取り付けられる架台２４とを有するとともに、オドメータ２５を有する。図２（ｂ）に示すように、上記架台２４は計測車両２０のルーフ上に設置され、上記オドメータ２５は、車輪２０ａの回転角等を計測可能に計測車両２０内に搭載される。また架台２４上には、上述のＧＮＳＳ受信機２１の３台のアンテナ２１ａが離隔配置されるとともに、ＩＭＵ２２やカメラ１１が平面視中央部分に配置され、さらに、レーザ測距装置２３が車両前方および後方寄りに合計２台配置される。これによりレーザ測距装置２３は、計測車両２０周りのほぼ全周囲に渡って、路面１から適宜の地上高に至るまでの高さ範囲で測距可能にされる。なお、レーザ測距装置２３として上記のものに代えて単体で全周囲を計測可能なものを使用することも可能である。

また、上記カメラ１１は、図２（ａ）、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、全天頂方向、すなわち全周囲に加えて天頂方向をも撮影可能な全方位カメラ１１（低高度域撮影カメラ１１Ａと高高度域撮影カメラ１１Ｂの一体型）であり、スタンド２４ａにより計測車両２０上方の見通しのよい位置に支持される。この全方位カメラ１１は、周囲方向（低高度域）を５分割に分割撮影するとともに、さらに天頂方向（高高度域）への撮影を加えた合計６分割により全天頂方向を同時に分割撮影する。周囲方向の隣接する分割撮影範囲同士や、これら周囲方向の各撮影範囲と天頂方向の撮影範囲とは、境界部分において適宜のオーバーラップ率で重合する。以上のカメラ１１は、魚眼レンズ１４を用いることにより画角を非常に広くされ、これにより上述した天頂から路面１に至るまでの高さ範囲を撮影可能にされる。なお、図３において二点鎖線は分割撮影される個々の撮影範囲を示す線、３６Ａは魚眼レンズ１２の主点である。

以上の計測車両２０による道路周りの計測作業は、計測車両２０の路面１上での走行に伴って所定距離間隔等で繰り返しカメラ１１等の各種計測装置を駆動させ、得られた撮影画像３等を計測車両２０に搭載した図外の記憶装置に記録してなされる。これにより、道路長に沿って天頂方向を含む全方位が道路側から連続撮影されるとともに、同様にほぼ全周囲が連続してレーザ測距され、さらに、撮影・レーザ測距時の各々における計測車両２０の位置・姿勢情報が記録される。なお、地図の精度を高めるために、計測前に地上基準点を道路脇に適宜設定するなどし、これを路面１等とともに撮影、レーザ測距しておくのが望ましい。

以上の計測作業により得られた計測結果を使用してなされる地図作成処理を以下に説明する。理解を容易にするために、以下においては加工処理途上の画像等を順次図示しながら説明を進めるが、実際にはこのような画像が都度生成されることなく、計測結果に対する演算のみで処理が行われる。また、以下の地図作成処理は、以下に示す手順が記述されたプログラムが動作するコンピュータによって自動処理が可能であり、このような地図作成装置Ｂとして構成されたコンピュータのブロック図を図１に示す。

地図作成装置Ｂは、上述の計測結果が入力される入力部２６と、入力された計測結果に対する演算により地図を生成する演算部２７と、生成された地図を図外のディスプレイ等に出力する出力部２８とを有する。上記入力部２６は、上述したカメラ１１の分割撮影画像（原画像１２）が入力される撮影画像入力部２９と、ＧＮＳＳ受信機２１、ＩＭＵ２２、およびオドメータ２５に基づく位置・方位情報が入力される撮影位置・方位情報入力部３０と、レーザ測距データ、すなわち計測対象の３次元位置・形状を特定可能なデータが入力されるレーザデータ入力部３１とを有する。なお、上記撮影位置・方位情報入力部３０には、計測車両２０におけるカメラ１１やレーザ測距装置２３の取付位置、取付姿勢も入力され、これにより上述した計測車両２０の位置・姿勢と合わせてカメラ１１やレーザ測距装置２３による撮影位置・方位が詳細に特定可能にされる。

以上のようにして入力部２６へのデータ入力が完了すると、次に、入力されたデータに基づき、上述した演算部２７による地図データ生成処理が開始される。演算部２７は、上述のように全方位を６分割に分割撮影した分割撮影画像１２から全方位撮影画像（撮影画像３）を生成する広画角画像生成部１３と、全方位撮影画像３から地図の構成パーツとなる個別のモザイク画像を生成する個別画像生成部８と、個別のモザイク画像同士をつなぎ合わせる展開画像生成部１０と、この展開画像生成部１０により得られた画像における交差点１５に相当する箇所に調整処理を加える交差点調整部１７とを有する。

上記広画角画像生成部１３は、同時撮影された分割撮影画像１２、１２、・・同士を合成して単一の全方位撮影画像３を生成するもので、撮影位置・方位情報に基づき各分割撮影画像１２をブロック調整して接合する。より具体的には、補正部３２により各分割撮影画像１２に幾何補正やレンズ歪みの補正が加えられ、また、タイポイント抽出部３３により例えばエピポーラ線を用いるなどして分割撮影画像１２、１２同士の対応画素が検出され、さらに、車両位置姿勢解析部３４により各分割撮影画像１２の撮影位置、方位情報が求められた上、広角結合部３５により空中三角測量や前方交会法を利用して分割撮影画像１２、１２、・・の相互標定、絶対標定、およびモザイク処理がなされる。

図４（ａ）および（ｂ）は、周囲方向の分割撮影画像１２への幾何補正による厳密処理を説明するもので、分割撮影画像１２のレンズの主点３６Ａと、全方位画像における仮想レンズの主点３６Ｂとのずれαにより生じる誤差も幾何補正される。同図において３７は分割撮影画像１２の画像面を仮想的に表現した線、３８はその投影面を仮想的に表現した線である。なお、レンズ主点の変更に伴う画像処理は、後述する個別画像生成部８におけるように３次元モデル５を利用してすることも可能である。

また、図３（ｃ）は幾何補正後の各分割撮影画像１２をブロック調整した状態、言い換えれば、全方位撮影画像３における各分割撮影画像１２の組み合わせ配置を示すもので、この全方位撮影画像３は、計測車両２０の周囲方向に相当する紙面横方向が長尺になっている。同図において３８Ａは、天頂方向の分割撮影画像１２が占める領域を、３８Ｂは周囲方向の各々の分割撮影画像１２が占める領域を示す。以上の広画角画像生成部１３により得られた全方位撮影画像３を図５（ａ）に例示する。同図において、３９は白線、４０は建物、４１は建物であり、画像右側寄りの奥に延びる路面１が計測車両２０の前方を、画像中央部分が計測車両２０の左側を、画像左側寄りの奥に延びる路面１が計測車両２０の後方を表している。

以上のように全方位撮影画像３が完成したら、個別画像生成部８による個別のモザイク画像の生成が開始される。後述するように展開図近似の地図を生成するために、個別モザイク画像は、道路の垂直撮影方向のモザイク画像（垂直撮影方向のモザイク画像６）と、道路両脇の景色２、２についての一組の水平撮影方向のモザイク画像（水平撮影方向のモザイク画像７）からなり、個別画像生成部８は、計測車両２０の走行方向に連続して得られた上述の全方位撮影画像３の複数を合成し、平行投影変換処理により撮影方向を仮想的に変更してこれらの画像を生成する。

全方位撮影画像３同士の接合は、図５（ｂ）に示すように、撮影位置・方位情報に基づき、空中三角測量により各全方位撮影画像３をブロック調整して接合する。ブロック調整には具体的にはバンドル法が利用され、これに先立って各全方位撮影画像３にパスポイント４が設定される。図６（ａ）はパスポイント抽出部４２によるパスポイント４の設定状態を示すものであり、この実施の形態においては、画像のスケール変化や回転に強いＨａｒｒｉｓ法によりパスポイント４が抽出される。なお、パスポイント４の抽出は、例えばｓｈｉｆｔ法などの他の手法によることも可能である。また、上述した広画角画像生成部１３と同様に、補正部４３により幾何補正等の補正処理がなされる。

図６（ｂ）はブロック調整過程の一例を示すもので、全方位撮影画像３から計測車両２０の側方、すなわち道路脇の景色２を捉えた画像を抽出したものであり、同種の画像同士を接合することにより道路長に沿って長尺のモザイク画像を生成することができる。同図に示す二点鎖線は、天頂方向の分割撮影画像領域３８Ａ（高高度域撮影カメラ１１Ｂの撮影範囲）と周囲方向の分割撮影画像領域３８Ｂ（低高度域撮影カメラ１１Ａの撮影範囲）との境界を示すイメージであり、上述のように天頂領域を撮影することにより、道路脇の高層ビル１８の比較的高高度域をモザイク画像に反映させることが可能になる。

全方位撮影画像３のブロック調整は、上述した広画角画像生成部１３の車両位置姿勢解析部３４により得られた撮影位置、方位情報を利用してなされ、パノラマ結合部４４により撮影位置、方位情報と撮影画像３のパスポイント４、さらには、上述した地上基準点を必要に応じて利用してバンドル法の同時調整によるブロック調整がなされ、接合、モザイク処理がなされる。

また、個別画像生成部８による平行投影変換処理は、３次元モデル５であるＤＳＭ（数値表層モデル）を利用してなされる。このため平行投影変換処理に先立ち、個別画像生成部８の数値表層モデル生成部４５では、レーザ測距データと撮影位置・方位情報を利用してＴＩＮ（不整三角網モデル）等からなるＤＳＭ５が生成される。平行投影変換処理を行う平行投影変換部４６は、このＤＳＭ５に上述したモザイク画像を投影し、上述のように、撮影方向を垂直・水平方向に仮想的に変更する、すなわち投影画像の画素を撮影方向の変更に応じた位置に移動させることにより、垂直・水平撮影方向のモザイク画像６、７のそれぞれを生成する。図７（ａ）は水平撮影方向のモザイク画像７のイメージを、図７（ｂ）は垂直撮影方向のモザイク画像６、すなわちオルソ画像のイメージを示す。なお、上記数値表層モデル生成部４５は、レーザ測距装置２３による測距範囲外である天頂方向周辺に関しては、全方位撮影画像３、３同士のステレオマッチングにより３次元位置・形状を特定し、これをＤＳＭ５の生成に利用する。

このようにして垂直・水平撮影方向のモザイク画像６、７が完成したら、次に、展開画像生成部１０によるモザイク画像６、７同士のつなぎ合わせ処理が開始される。展開画像生成部１０は、垂直方向のモザイク画像６における道路領域の両側方に、道路両脇の水平方向のモザイク画像７、７を同一平面上につなぎ合わせるようにして貼り付ける。すなわち、現実においては垂直方向のモザイク画像６における路面１領域の側縁から立ち上がるような立体的位置関係にある水平方向のモザイク画像７について、仮想的に道路外側に倒し込むようにして展開図近似の写真地図９を生成する。つなぎ合わせに際しては、各モザイク画像６、７が備える位置座標を利用することにより、道路長方向にモザイク画像６、７同士が精密に位置合わせされ、また、道路左右両脇の景色２、２を示すモザイク画像７、７と道路領域のモザイク画像６とがそれぞれの左右方向の位置関係を合わせられる。

図８は以上のようにして得られた展開図近似の写真画像９を示す。この図に示すように、この写真画像９においては、正射投影の路面１の両側方に、水平方向に投影した道路脇の景色２、２が平面方向の位置関係を残しつつ並ぶことから、地理を感覚的に把握しやすく、また、全体がコンパクトにまとまっているために一覧性にも優れる。しかしながら、交差点１５に関しては、支線４７が上り坂でないと水平方向のモザイク画像７においてはほぼ線として表れるに過ぎないことから、見分けがしにくいものにもなる。

上記交差点調整部１７は、このような見分けづらさを改善するもので、支線４７によって空白のように欠けてしまった画像領域に支線４７の存在を分かりやすく描写した補間画像１６を貼り付ける。交差点調整部１７の交差点抽出部４８は、上述した３次元モデル５の正射投影を示す図７（ｃ）に示すように、３次元モデル５から路面１両脇に位置する建物４０表面によって構成される仮想的な面４９を抽出し、この面４９の周縁同士の間に存在する隙間により交差点１５、言い換えれば支線４７の存在やその位置を特定する。建物４０表面からの面４９の抽出に際して支線４７と推測される程度の幅寸法の空隙がないことを条件とすることにより、建物４０、４０同士の比較的狭い隙間が支線４７として誤抽出されるのを防止するのが可能になる。

また、交差点調整部１７の補間画像生成部５０は、上述した補間画像１６を生成するもので、この実施の形態においては、上述のように全方位撮影画像３から抽出可能な計測車両２０の側方を捉えた画像、すなわち側方画像に基づいて補間画像１６を生成する。補間画像１６の生成は、上述のように特定された支線４７の位置を利用し、側方画像の対応する画像領域を特定した上で、これを切り出してなされる。この切り出しは、撮影画像３がある程度鮮明であると思われる長さに限ってなされる。図９（ａ）はこの切り出し作業を描写したもので、二点鎖線が切り出し領域である。

また、以上のようにして切り出された画像は、一般に、支線４７の長手方向に対応する寸法が短くならざるを得ないことから、補間画像生成部５０は、図９（ｂ）に示すように、この実施の形態においてはアフィン変換を利用することにより、目立ちやすい大きさ、形状への画像変形処理をすれる。

最後に、画像貼付部５１は、得られた補間画像１６を上述のようにして特定された支線４７の位置に応じて、水平方向のモザイク画像７に貼り付ける。図１０は以上の処理により完成した地図を示すもので、２点鎖線は補間画像１６の周縁を表す。

したがって例えば、この道路沿いを歩行あるいは車両を運転して移動している際には、自身の周囲の景色２、２と、この写真地図９、より望ましくは水平方向のモザイク画像７、７とを見比べれば、自位置を容易に特定できるし、また、道路に沿って自身が実際に移動しているときの地図上での移動との対応付けも簡単になる。特に支線４７の存在が分かりやすいことから、例えば、実際に歩いている途中で支線４７を越えたかどうかといった現況との比較も簡単である。さらに、垂直方向のモザイク画像６、すなわち道路に沿って地図を見進めていくことにより、実地では目視の困難なやや遠距離にある道路沿いの施設や、横断歩道、パーキングメータの駐車枠などの路面１に描かれる道路標示の存在も事前に容易に把握できる。

なお、以上のおいては地図として単なる写真地図９を作成する場合を示したが、使い勝手をより高めるために、ビル名、交差点１５名、道路名、道路の制限速度などを写真地図９上に重ねて表示した地図にすることも可能である。また、以上においては分割撮影画像１２を個別に幾何補正した上で、その複数を接合して全方位撮影画像３を生成する場合を示したが、図４（ｃ）に示すように、分割撮影画像１２の接合時にずれβの解消を含む幾何補正をも同時計算して全方位撮影画像３を生成しても足りる。

１ 路面
２ 景色
３ 撮影画像
４ パスポイント
５ ３次元モデル
６ 垂直撮影方向のモザイク画像
７ 水平撮影方向のモザイク画像
８ 個別画像生成部
９ 写真地図
１０ 展開画像生成部
１１ カメラ
１１Ａ 低高度域撮影カメラ
１１Ｂ 高高度域撮影カメラ
１２ 原画像
１３ 広画角画像生成部
１４ 魚眼レンズ
１５ 交差点
１６ 補間画像
１７ 交差点調整部
１８ 高層建築物

Claims (9)

1. 道路の路面および道路両脇の景色を道路長に沿って連続撮影した撮影画像、および撮影位置・方位情報を用いて道路沿いの地図を作成する地図作成装置であって、
   撮影画像中に設定したパスポイント、撮影位置・方位情報、および撮影対象の３次元モデルに基づいて撮影画像同士を連続方向に接合するとともに、撮影対象に対する撮影方向を仮想的に変更し、かつ、絶対標定し、これにより絶対標定された垂直撮影方向のモザイク画像、および道路両脇の景色についての一組の水平撮影方向のモザイク画像を生成する個別画像生成部と、
   前記垂直撮影方向のモザイク画像の道路両脇に応じた位置に当該位置を下端とする水平撮影方向のモザイク画像を同一平面上につなぎ合わせるようにしてそれぞれ貼り付け、展開図近似の写真地図を作成する展開画像生成部とを有する地図作成装置。
2. 同一の撮影位置から全天頂方向を分割撮影するカメラにより同時撮影された原画像同士を撮影位置・方位情報を用いて接合し、前記撮影画像を生成する広画角画像生成部を有し、
   前記個別画像生成部は、撮影画像あるいは前記原画像に基づいてモザイク画像を生成する請求項１記載の地図作成装置。
3. 前記個別画像生成部は、垂直・水平撮影方向のモザイク画像の生成に際し、魚眼レンズを用いて撮影された射影方式の撮影画像を垂直・水平方向に平行投影変換処理する請求項２記載の地図作成装置。
4. 前記撮影画像あるいは３次元モデルに基づいて交差点を抽出するとともに、前記撮影画像あるいは原画像における前記交差点の支線撮影領域を加工して補間画像を生成し、かつ、該補間画像を垂直撮影方向のモザイク画像の支線対応位置につなぎ合わせるようにして貼り付ける交差点調整部を有する請求項２または３記載の地図作成装置。
5. 道路の路面および道路両脇の景色を道路長に沿って連続撮影した撮影画像、および撮影位置・方位情報を用いて道路沿いの地図を作成する地図作成方法であって、
   撮影画像中に設定したパスポイント、撮影位置・方位情報、および撮影対象の３次元モデルに基づいて撮影画像同士を連続方向に接合するとともに、撮影対象に対する撮影方向を仮想的に変更し、かつ、絶対標定し、これにより絶対標定された垂直撮影方向のモザイク画像、および道路両脇の景色についての一組の水平撮影方向のモザイク画像を生成するステップと、
   前記垂直撮影方向のモザイク画像の道路両脇に応じた位置に当該位置を下端とする水平撮影方向のモザイク画像を同一平面上につなぎ合わせるようにしてそれぞれ貼り付け、展開図近似の写真地図を作成するステップとを有する地図作成方法。
6. 同一の撮影位置から全天頂方向を分割撮影するカメラにより同時撮影された原画像同士を撮影位置・方位情報を用いて接合し、前記撮影画像を生成するステップを有し、
   前記モザイク画像の生成は、撮影画像あるいは前記原画像に基づいてなされる請求項５記載の地図作成方法。
7. 前記垂直・水平撮影方向のモザイク画像の生成に際し、魚眼レンズを用いて撮影された射影方式の撮影画像を垂直・水平方向に平行投影変換処理する請求項６記載の地図作成方法。
8. 前記撮影画像あるいは３次元モデルに基づいて交差点を抽出するとともに、前記撮影画像あるいは原画像における前記交差点の支線撮影領域を加工して補間画像を生成し、かつ、該補間画像を垂直撮影方向のモザイク画像の支線対応位置につなぎ合わせるようにして貼り付けるステップを有する請求項６または７記載の地図作成方法。
9. 所定の仰俯角範囲内を撮影範囲として道路の路面、および道路脇の高層建築物の比較的低高度域を含む景色を撮影する低高度域撮影カメラと、
   該低高度域用撮影カメラの撮影範囲と外周縁部において重合する天頂領域を撮影範囲とし、道路脇の高層建築物の比較的高層域を撮影する高高度域撮影カメラとを有するモービルマッピング用計測装置。

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