JP2019138751A - 地図補完装置および地図補完プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】１次元レーザを用いて基盤地図を安価に補完できるようにする。１次元レーザとＳＬＡＭとの組み合わせを基盤地図の更新に適用する。【解決手段】記憶部１２０は、基盤三次元点群と、１次元レーザを搭載した補完車両が前記地域を走行することによって得られる補完三次元点群とを記憶する。点群抽出部１１１は、前記補完車両の走行時間帯における走行時刻毎に、走行時刻が含まれる参照時間帯に行われた複数回のレーザ計測によって得られた参照三次元点群を前記補完三次元点群から抽出する。位置推定部１１２は、参照時間帯毎に、前記参照三次元点群と前記基盤三次元点群とのマッチングによって、参照時間帯に含まれる基準時刻における前記補完車両の位置を推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、基盤地図を補完するための技術に関するものである。

ＭＭＳ（モービルマッピングシステム）によって基盤地図が生成される。
基盤地図には、高い精度の絶対位置が求められる。そのため、ＭＭＳでは、計測精度が高い一次元レーザが使用される。しかし、ＭＭＳでは、各種の高価な計測機器が使用される。
そのため、ＭＭＳの使用コストは高く、地図の変化を基盤地図に反映するためにＭＭＳを毎回利用することはコストに見合わない。

一方、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）と呼ばれる技術によって、３次元レーザを使用して地図を生成することができる。
しかし、ＳＬＡＭで使用される３次元レーザの精度は、ＭＭＳで使用される１次元レーザの精度に比べて低い。
そのため、３次元レーザとＳＬＡＭとの組み合わせを基盤地図の補完に適用すると、基盤地図の精度が低下してしまう。

ＳＬＡＭでは、三次元点群のマッチングが行われる。
３次元レーザは、三次元点群のマッチングのために必要な数の計測点を１度に計測することができる。
一方、１次元レーザでは、三次元点群のマッチングのために必要な数の計測点を１度に計測することができない。

特許文献１には、三次元点群の生成および三次元点群の表示について記述されている。三次元点群はＭＭＳによって得られ、基盤地図は三次元点群に基づいて生成される。

国際公開２０１６／１８５６３７号公報

本発明は、１次元レーザを用いて基盤地図を安価に補完できるようにすることを目的とする。

本発明の地図補完装置は、
地域に存在していた地物の形状を表す基盤三次元点群と、１次元レーザを搭載した補完車両が前記地域を走行することによって得られる補完三次元点群と、が記憶される記憶部と、
前記補完車両の走行時間帯における走行時刻毎に、走行時刻が含まれる参照時間帯に行われた複数回のレーザ計測によって得られた参照三次元点群を前記補完三次元点群から抽出する点群抽出部と、
参照時間帯毎に、前記参照三次元点群と前記基盤三次元点群とのマッチングによって、参照時間帯に含まれる基準時刻における前記補完車両の位置を推定する位置推定部とを備える。

本発明によれば、１次元レーザを用いて基盤地図を安価に補完することが可能となる。

実施の形態１における地図補完装置１００の構成図。 実施の形態１における記憶部１２０を示す図。 実施の形態１における計測車両２００の構成図。 実施の形態１における補完車両３００の構成図。 実施の形態１における天板３１０の平面図。 実施の形態１における天板３１０の側面図。 実施の形態１における地図補完方法のフローチャート。 実施の形態１における基盤点群画像４００を示す図。 実施の形態１における基盤点群画像４００Ｐを示す図。 実施の形態１における計測点群画像４０１を示す図。 実施の形態１における計測点群画像４０１Ｐを示す図。 実施の形態１における重畳画像４０２を示す図。 実施の形態１における重畳画像４０２Ｐを示す図。 実施の形態１における参照点群画像４１１を示す図。 実施の形態１における参照点群画像４１１Ｐを示す図。 実施の形態１における重畳画像４１２を示す図。 実施の形態１における重畳画像４１２Ｐを示す図。 実施の形態１における参照点群画像４１１を示す図。 実施の形態１における参照点群画像４１１Ｐを示す図。 実施の形態１における参照点群画像４１１を示す図。 実施の形態１における参照点群画像４１１Ｐを示す図。 実施の形態１における参照点群画像４１１を示す図。 実施の形態１における参照点群画像４１１Ｐを示す図。 実施の形態１における基盤点群画像４２０Ｐを示す図。 実施の形態１における補完点群画像４２１Ｐを示す図。

実施の形態および図面において、同じ要素および対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は適宜に省略または簡略化する。図中の矢印はデータの流れ又は処理の流れを主に示している。

実施の形態１．
基盤地図を補完するための形態について、図１から図２５に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１に基づいて、地図補完装置１００の構成を説明する。
地図補完装置１００は、プロセッサ１０１とメモリ１０２と補助記憶装置１０３と入出力インタフェース１０４と通信装置１０５といったハードウェアを備えるコンピュータである。これらのハードウェアは、信号線を介して互いに接続されている。

プロセッサ１０１は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、他のハードウェアを制御する。例えば、プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、またはＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
メモリ１０２は揮発性の記憶装置である。メモリ１０２は、主記憶装置またはメインメモリとも呼ばれる。例えば、メモリ１０２はＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。メモリ１０２に記憶されたデータは必要に応じて補助記憶装置１０３に保存される。
補助記憶装置１０３は不揮発性の記憶装置である。例えば、補助記憶装置１０３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、またはフラッシュメモリである。補助記憶装置１０３に記憶されたデータは必要に応じてメモリ１０２にロードされる。
入出力インタフェース１０４は入力装置および出力装置が接続されるポートである。例えば、入出力インタフェース１０４はＵＳＢ端子であり、入力装置はキーボードおよびマウスであり、出力装置はディスプレイである。ＵＳＢはＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓの略称である。
通信装置１０５はレシーバ及びトランスミッタである。例えば、通信装置１０５は通信チップまたはＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）である。

地図補完装置１００は、点群抽出部１１１と位置推定部１１２と再生成部１１３と差分抽出部１１４と地図修正部１１５といった要素を備える。これらの要素はソフトウェアで実現される。

補助記憶装置１０３には、点群抽出部１１１と位置推定部１１２と再生成部１１３と差分抽出部１１４と地図修正部１１５としてコンピュータを機能させるための地図補完プログラムが記憶されている。地図補完プログラムは、メモリ１０２にロードされて、プロセッサ１０１によって実行される。
さらに、補助記憶装置１０３にはＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が記憶されている。ＯＳの少なくとも一部は、メモリ１０２にロードされて、プロセッサ１０１によって実行される。
つまり、プロセッサ１０１は、ＯＳを実行しながら、地図補完プログラムを実行する。
地図補完プログラムを実行して得られるデータは、メモリ１０２、補助記憶装置１０３、プロセッサ１０１内のレジスタまたはプロセッサ１０１内のキャッシュメモリといった記憶装置に記憶される。

補助記憶装置１０３は記憶部１２０として機能する。但し、他の記憶装置が、補助記憶装置１０３の代わりに、又は、補助記憶装置１０３と共に、記憶部１２０として機能してもよい。
記憶部１２０は、地図補完プログラムによって制御される。つまり、地図補完プログラムは、さらに記憶部１２０としてコンピュータを機能させる。

地図補完装置１００は、プロセッサ１０１を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサは、プロセッサ１０１の役割を分担する。

地図補完プログラムは、光ディスクまたはフラッシュメモリ等の不揮発性の記録媒体にコンピュータで読み取り可能に記録（格納）することができる。

図２に基づいて、記憶部１２０を説明する。
記憶部１２０は、主に、基盤三次元点群１２１と補完三次元点群１２２と補完レーザ点群１２３と補完測位データ１２４と基盤地図１２５とを記憶する。

基盤三次元点群１２１は、基盤地図１２５の生成に用いられる三次元点群である。
補完三次元点群１２２は、基盤三次元点群１２１の補完に用いられる三次元点群である。
三次元点群は、三次元点の集合であり、レーザ計測が行われた地域に存在していた地物の形状を表す。
三次元点は、計測点の三次元座標値を示す。つまり、三次元点群は、各計測点の三次元座標値を示す。
計測点は、レーザ計測によって計測された地点である。つまり、計測点は、レーザ光が照射された地点である。
各三次元点は、計測点と計測時刻とに対応付けられている。

補完レーザ点群１２３は、補完三次元点群１２２に対応するレーザ点群である。
レーザ点群は、レーザ点の集合である。
レーザ点は、レーザスキャナから計測点への距離方位ベクトルを示す。距離方位ベクトルは距離と方位とを示す。
各レーザ点は、計測点と計測時刻とに対応付けられている。

補完測位データ１２４は、後述する補完車両３００の各時刻における位置（三次元座標値）および姿勢角を示す。

補完三次元点群１２２は、補完レーザ点群１２３と補完測位データ１２４とに基づいて生成される。
具体的には、各計測点の三次元座標値は、計測時のレーザスキャナの三次元座標値に計測時の距離方位ベクトルを加えることによって算出される。各時刻におけるレーザスキャナの三次元座標値は、各時刻における補完車両３００の三次元座標値に基づいて算出される。

基盤地図１２５は、基盤三次元点群１２１に基づいて生成される地図である。つまり、基盤地図１２５は、基盤三次元点群１２１に対応する地図である。
基盤地図１２５は、自動車の自動運転制御に用いられる。

基盤三次元点群１２１は、計測車両２００が地域を走行することによって得られる。
補完三次元点群１２２は、補完車両３００が地域を走行することによって得られる。
計測車両２００は、基盤三次元点群１２１を生成するための計測車両である。
補完車両３００は、補完三次元点群１２２を生成するための計測車両である。
計測車両は、ＭＭＳ（モービルマッピングシステム）とも呼ばれる。

図３に基づいて、計測車両２００の構成を説明する。
計測車両２００は、受信機２０１とＩＭＵ２０２とレーザスキャナ２０３とカメラ２０４とオドメータ２０５とを備える。
受信機２０１、ＩＭＵ２０２、レーザスキャナ２０３およびカメラ２０４は、天板２１０に取り付けられる。天板２１０は、計測車両２００の上に設けられる。

受信機２０１は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の受信機である。
具体的には、受信機２０１は二周波受信機である。二周波受信機は二周波を受信することが可能である。そのため、二周波受信機の測位精度は高い。但し、二周波受信機は高価である。

ＩＭＵ２０２は慣性計測装置である。
具体的には、ＩＭＵ２０２は、高性能な慣性計測装置である。高性能な慣性計測装置は高価である。

レーザスキャナ２０３は一次元レーザである。
一次元レーザは、１回のレーザ計測で１つのライン上の各点を計測する。一方、１回のレーザ計測で複数ラインに対する計測を行うレーザスキャナを三次元レーザと呼ぶ。例えば、三次元レーザはＳＬＡＭで用いられる。
一次元レーザは、１回のレーザ計測で複数ラインに対する計測を行うことができない。しかし、一次元レーザの計測精度は高い。
三次元レーザは、１回のレーザ計測で複数ラインに対する計測を行うことができる。しかし、三次元レーザの計測精度は低い。

カメラ２０４は計測車両２００の周辺を撮影する。

オドメータ２０５は計測車両２００の走行距離を計測する。

二周波受信機（２０１）と高性能な慣性計測装置（２０２）とオドメータ２０５とを用いることによって、高精度の車両位置データを得ることができる。

図４に基づいて、補完車両３００の構成を説明する。
補完車両３００は、受信機３０１とＩＭＵ３０２とレーザスキャナ３０３とカメラ３０４とを備える。レーザスキャナ（３０３Ｄ、３０３Ｕ）を特定しない場合、それぞれをレーザスキャナ３０３と称する。
受信機３０１、ＩＭＵ３０２、レーザスキャナ３０３およびカメラ３０４は、天板３１０に取り付けられる。天板３１０は、補完車両３００の上に設けられる。

受信機３０１は、ＧＰＳの受信機である。
具体的には、受信機３０１は一周波受信機である。一周波受信機は一周波だけ受信することができる。そのため、一周波受信機の測位精度は低い。但し、一周波受信機は、二周波受信機に比べて安価である。

ＩＭＵ３０２は慣性計測装置である。
低性能な慣性計測装置がＩＭＵ３０２として用いられてもよい。つまり、安価な慣性計測装置がＩＭＵ３０２として用いられてもよい。

レーザスキャナ３０３は一次元レーザである。
つまり、レーザスキャナ３０３は、計測車両２００に用いられるレーザスキャナ２０３と同じ種類のレーザスキャナである。

カメラ３０４は補完車両３００の周辺を撮影する。
但し、カメラ３０４は必須の構成要素ではない。つまり、補完車両３００は、カメラ３０４を備えなくてもよい。

図５は、天板３１０の平面図である。
レーザスキャナ３０３Ｄとレーザスキャナ３０３Ｕとのそれぞれは、１回のレーザ計測で左右に１８０度の範囲を計測する。
破線は、レーザスキャナ３０３Ｄとレーザスキャナ３０３Ｕとのそれぞれの計測範囲を示している。

図６は、天板３１０の側面図である。
レーザスキャナ３０３Ｄは、前方下向きに取り付けられ、前方の斜め下方を計測する。
レーザスキャナ３０３Ｕは、前方上向きに取り付けられ、前方の斜め上方を計測する。
破線は、レーザスキャナ３０３Ｄとレーザスキャナ３０３Ｕとのそれぞれの計測方向を示している。

補完車両３００は、オドメータを備えなくてもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
地図補完装置１００の動作は地図補完方法に相当する。また、地図補完方法の手順は地図補完プログラムの手順に相当する。

図７に基づいて、地図補完方法を説明する。
ステップＳ１１０において、点群抽出部１１１は、補完車両３００の走行時間帯から、未選択の走行時刻を１つ選択する。
例えば、点群抽出部１１１は、１秒単位で時刻順に走行時刻を選択する。

ステップＳ１１０およびステップＳ１２０は、ステップＳ１１０で選択された走行時刻に対して実行される。

ステップＳ１２０において、点群抽出部１１１は、補完三次元点群１２２から参照三次元点群を抽出する。
参照三次元点群は、参照時間帯に行われた複数回のレーザ計測によって得られた三次元点群である。
参照時間帯は、走行時刻を含み参照時間長を有する時間帯である。
参照時間長は、補完車両３００が規定距離の走行に要する時間の長さである。規定距離は、予め決められた距離である。
参照時間長は、通常、数秒程度であり、長くても数十秒程度である。規定距離は、通常数メートルであり、長くても数十メートルである。

ステップＳ１２０の手順を説明する。
まず、点群抽出部１１１は、補完車両３００の走行速度に基づいて、参照時間長を算出する。
具体的には、点群抽出部１１１は、規定距離を補完車両３００の走行速度で割る。これによって算出される時間長が参照時間長である。
例えば、点群抽出部１１１は、規定速度を補完車両３００の走行速度として使用する。規定速度は予め決められた速度である。
例えば、補完車両３００の走行速度データが記憶部１２０に記憶される。この場合、点群抽出部１１１は、補完車両３００の走行速度データから、走行時刻における補完車両３００の走行速度を取得する。
但し、参照時間長は予め決められてもよい。この場合、点群抽出部１１１による参照時間長の算出は不要である。

次に、点群抽出部１１１は、参照時間長に基づいて、参照時間帯を決定する。
具体的には、点群抽出部１１１は、走行時刻を含み参照時間長を有する時間帯を参照時間帯に決定する。より具体的には、点群抽出部１１１は、走行時刻が中央の時刻になる時間帯を参照時間帯に決定する。
例えば、走行時刻が時刻ｔであり、参照時間長が２秒である。点群抽出部１１１は、時刻ｔから時刻ｔ＋２までの時間帯を参照時間帯に決定する。
但し、点群抽出部１１１は、各時間帯の補完車両３００の走行距離に基づいて、参照時間帯を決定してもよい。この場合、点群抽出部１１１は、走行時刻を含み補完車両３００が規定距離を走行した時間帯を参照時間帯に決定する。例えば、規定距離が距離Ｄである。また、走行時刻ｔにおける補完車両３００の位置から走行時刻ｔ＋２における補完車両３００の位置までの走行距離が距離Ｄである。この場合。点群抽出部１１１は、時刻ｔ＋時刻ｔ＋２までの時間帯を参照時間帯に決定する。

そして、点群抽出部１１１は、参照時間帯の各時刻に対応付けられた三次元点を補完三次元点群１２２から抽出する。抽出される三次元点の集合が参照三次元点群である。

ステップＳ１３０において、位置推定部１１２は、参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングによって、基準時刻における補完車両３００の位置および姿勢角を推定する。
参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングは、基盤三次元点群１２１に参照三次元点群を重ねる処理である。

具体的には、位置推定部１１２は、ＳＬＡＭ（スラム）と呼ばれる技術によって、参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングを行う。その結果、基準時刻における補完車両３００の位置が推定される。

基準時刻は、参照時間帯に含まれる１つの時刻である。
具体的には、位置推定部１１２は、参照時間帯の中央の時刻を基準時刻に決定する。
例えば、参照時間帯が時刻ｔから時刻ｔ＋２である。この場合、位置推定部１１２は、時刻ｔ＋１を基準時刻に決定する。

例えば、位置推定部１１２は、基準時刻における補完車両３００の位置を以下のように推定する。
まず、位置推定部１１２は、参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングによって、参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのずれ量を算出する。
次に、位置推定部１１２は、基準時刻における補完車両３００の位置および姿勢角を補完測位データ１２４から取得する。
そして、位置推定部１１２は、ずれ量に基づいて、基準時刻における補完車両３００の位置及び姿勢角を補正する。つまり、位置推定部１１２は、基準時刻における補完車両３００の三次元座標値にずれ量に相当する三次元ベクトルを加え、基準時刻における補完車両３００の姿勢角にずれ量に相当する姿勢角を加える。補正によって得られる位置および姿勢角が推定された位置および姿勢角である。

ステップＳ１４０において、点群抽出部１１１は、未選択の走行時刻が有るか判定する。ステップＳ１４０において、未選択の走行時刻を未選択時刻と呼ぶ。
未選択時刻が有る場合、処理はステップＳ１１０に進む。
未選択時刻が無い場合、処理はステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１１０からステップＳ１４０までの処理により、各基準時刻における補完車両３００の位置および姿勢角が推定される。

図８に、基盤点群画像４００を示す。
基盤点群画像４００は、基盤三次元点群１２１に対応する点群画像である。
点群画像は、三次元点群を平面に投影することによって得られる画像である。
図９に、基盤点群画像４００Ｐを示す。
基盤点群画像４００Ｐは、基盤点群画像４００の絵である。

図１０に、計測点群画像４０１を示す。
計測点群画像４０１は、計測三次元点群に対応する点群画像である。
計測三次元点群は、１回のレーザ計測で得られる三次元点群である。
図１１に、計測点群画像４０１Ｐを示す。
計測点群画像４０１Ｐは、計測点群画像４０１の絵である。

計測三次元点群は、レーザスキャナ３０３Ｄによって得られる三次元点群とレーザスキャナ３０３Ｕによって得られる三次元点群とを含んでいる。
そのため、図１０と図１１とにおいて、三次元点群が上下に分離されている。

図１２に、重畳画像４０２を示す。
重畳画像４０２は、基盤点群画像４００に計測点群画像４０１を重畳して得られる画像である。
図１３に、重畳画像４０２Ｐを示す。
重畳画像４０２Ｐは、重畳画像４０２の絵である。
重畳画像４０２において、計測三次元点群は基盤三次元点群１２１にマッチングされている。
しかし、計測三次元点群に含まれる三次元点の数が少ないため、計測三次元点群を基盤三次元点群１２１にマッチングさせることは困難である。

図１４に、参照点群画像４１１を示す。
参照点群画像４１１は、参照三次元点群に対応する点群画像である。
図１５に、参照点群画像４１１Ｐを示す。
参照点群画像４１１Ｐは、参照点群画像４１１の絵である。

図１６に、重畳画像４１２を示す。
重畳画像４１２は、基盤点群画像４００に参照点群画像４１１を重畳して得られる画像である。
図１７に、重畳画像４１２Ｐを示す。
重畳画像４１２Ｐは、重畳画像４１２の絵である。
重畳画像４１２において、参照三次元点群は基盤三次元点群１２１にマッチングされている。
参照三次元点群は、十分な数の三次元点を含んでいる。そのため、参照三次元点群を基盤三次元点群１２１にマッチングさせることが可能である。
参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングにより、基準時刻における補完車両３００の位置および姿勢角を推定することができる。

図１８に、参照時間帯［ｔ〜ｔ＋２］の参照点群画像４１１と参照時間帯［ｔ＋１〜ｔ＋３］の参照点群画像４１１とを示す。
図１９に、参照時間帯［ｔ〜ｔ＋２］の参照点群画像４１１Ｐと参照時間帯［ｔ＋１〜ｔ＋３］の参照点群画像４１１Ｐとを示す。
参照時間帯［Ｔ］の参照点群画像４１１は、参照時間帯［Ｔ］の参照三次元点群の点群画像である。
参照時間帯［Ｔ］の参照点群画像４１１Ｐは、参照時間帯［Ｔ］の参照点群画像４１１の絵である。
参照時間帯［ｔ〜ｔ＋２］の参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とをマッチングさせることにより、基準時刻ｔ＋１における補完車両３００の位置および姿勢角を推定することができる。
参照時間帯［ｔ＋１〜ｔ＋３］の参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングにより、基準時刻ｔ＋２における補完車両３００の位置および姿勢角を推定することができる。

図２０に、参照時間帯［ｔ＋２〜ｔ＋４］の参照点群画像４１１と参照時間帯［ｔ＋３〜ｔ＋５］の参照点群画像４１１とを示す。
図２１に、参照時間帯［ｔ＋２〜ｔ＋４］の参照点群画像４１１Ｐと参照時間帯［ｔ＋３〜ｔ＋５］の参照点群画像４１１Ｐとを示す。
参照時間帯［ｔ＋２〜ｔ＋４］の参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングにより、基準時刻ｔ＋３における補完車両３００の位置および姿勢角を推定することができる。
参照時間帯［ｔ＋３〜ｔ＋５］の参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングにより、基準時刻ｔ＋４における補完車両３００の位置および姿勢角を推定することができる。

図２２に、参照時間帯［ｔ＋４〜ｔ＋６］の参照点群画像４１１と参照時間帯［ｔ＋５〜ｔ＋７］の参照点群画像４１１とを示す。
図２３に、参照時間帯［ｔ＋４〜ｔ＋６］の参照点群画像４１１Ｐと参照時間帯［ｔ＋５〜ｔ＋７］の参照点群画像４１１Ｐとを示す。
参照時間帯［ｔ＋４〜ｔ＋６］の参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングにより、基準時刻ｔ＋５における補完車両３００の位置および姿勢角を推定することができる。
参照時間帯［ｔ＋５〜ｔ＋７］の参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングにより、基準時刻ｔ＋６における補完車両３００の位置および姿勢角を推定することができる。

図１８から図２３において説明したように、各参照時間帯の参照三次元点群と基盤三次元点群１２１とのマッチングにより、各基準時刻における補完車両３００の位置および姿勢角を推定することができる。例えば、秒単位で、各時刻における補完車両３００の位置および姿勢角を推定することができる。

図７に戻り、ステップＳ１５０から説明を続ける。
ステップＳ１５０において、再生成部１１３は、各基準時刻における補完車両３００の位置に基づいて、新たな補完三次元点群１２２を生成する。
具体的には、再生成部１１３は、補完レーザ点群１２３と各基準時刻における補完車両３００の位置とを用いて、新たな補完三次元点群１２２を生成する。つまり、再生成部１１３は、補完測位データ１２４の代わりに各基準時刻における補完車両３００の位置を用いることによって、新たな補完三次元点群１２２を生成する。新たな補完三次元点群１２２を生成する方法は、三次元点群を生成する従来の方法と同じである。

ステップＳ１６０において、差分抽出部１１４は、新たな補完三次元点群１２２と基盤三次元点群１２１との差分を抽出する。
具体的には、差分抽出部１１４は、新たな補完三次元点群１２２と基盤三次元点群１２１とのマッチングを行う。マッチングの方法はＳＬＡＭにおける方法と同じである。
新たな補完三次元点群１２２と基盤三次元点群１２１とにおいて、互いに異なる形状を表す部分の三次元点群が、新たな補完三次元点群１２２と基盤三次元点群１２１との差分である。

図２４に、基盤点群画像４２０Ｐを示す。
基盤点群画像４２０Ｐは、基盤三次元点群１２１の点群画像の絵である。
図２５に、補完点群画像４２１Ｐを示す。
補完点群画像４２１Ｐは、新たな補完三次元点群１２２の点群画像の絵である。
基盤点群画像４２０Ｐにおいて、右側の破線の中に信号機は存在しない。一方、補完点群画像４２１Ｐにおいて、右側の破線の中に信号機が存在する。
基盤点群画像４２０Ｐにおいて、左側の破線の中に看板が存在する。一方、補完点群画像４２１Ｐにおいて、左側の破線の中に看板が存在しない。
この場合、信号機の形状を表す三次元点群と看板の形状を表す三次元点群とが、新たな補完三次元点群１２２と基盤三次元点群１２１との差分である。

図７に戻り、ステップＳ１７０を説明する。
ステップＳ１７０において、地図修正部１１５は、新たな補完三次元点群１２２と基盤三次元点群１２１との差分に基づいて、基盤地図１２５を修正する。
具体的には、地図修正部１１５は、新たな補完三次元点群１２２において存在するが基盤三次元点群１２１において存在しない地物の情報を基盤地図１２５に追加する。また、地図修正部１１５は、補完三次元点群１２２において存在するが新たな補完三次元点群１２２において存在しない地物の情報を基盤地図１２５から削除する。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
１次元レーザによって得られる三次元点群のマッチングを行うことができる。そのため、１次元レーザを用いて基盤地図を安価に補完することができる。
１次元レーザが用いられるため、基盤地図の精度は低下しない。

補完用の計測車両に、１次元レーザと各種の安価な計測機器とを搭載することができる。補完用の計測車両に、ＳＬＡＭで使用される３次元レーザを搭載する必要は無い。

補完用の計測車両には安価なＩＭＵが搭載されるが、基盤地図の精度は以下の理由によって低下しない。
ＩＭＵの計測値（加速度および角速度）を積分する時間が長ければ、三次元点群の精度が低下する。しかし、参照時間長（積分時間）が短いため、参照三次元点群の精度が低下しない。
さらに、参照三次元点群と高精度な基盤三次元点群とのマッチングが行われるため、各時刻における計測車両の位置を正しく推定することができる。
その後、各時刻における計測車両の位置に基づいて、新たな補完三次元点群が生成される。各時刻における計測車両の位置は正しいため、新たな補完三次元点群の精度は高い。
そして、新たな補完三次元点群と基盤三次元点群との差分が基盤地図に反映される。そのため、基盤地図の精度は低下しない。

＊＊＊実施の形態の補足＊＊＊
実施の形態は、好ましい形態の例示であり、本発明の技術的範囲を制限することを意図するものではない。実施の形態は、部分的に実施してもよいし、他の形態と組み合わせて実施してもよい。フローチャート等を用いて説明した手順は、適宜に変更してもよい。

１００ 地図補完装置、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ、１０３ 補助記憶装置、１０４ 入出力インタフェース、１０５ 通信装置、１１１ 点群抽出部、１１２ 位置推定部、１１３ 再生成部、１１４ 差分抽出部、１１５ 地図修正部、１２０ 記憶部、１２１ 基盤三次元点群、１２２ 補完三次元点群、１２３ 補完レーザ点群、１２４ 補完測位データ、１２５ 基盤地図、２００ 計測車両、２０１ 受信機、２０２ ＩＭＵ、２０３ レーザスキャナ、２０４ カメラ、２０５ オドメータ、２１０ 天板、３００ 補完車両、３０１ 受信機、３０２ ＩＭＵ、３０３ レーザスキャナ、３０４ カメラ、４００，４００Ｐ 基盤点群画像、４０１，４０１Ｐ 計測点群画像、４０２，４０２Ｐ 重畳画像、４１１，４１１Ｐ 参照点群画像、４１２，４１２Ｐ 重畳画像、４２０Ｐ 基盤点群画像、４２１Ｐ 補完点群画像。

Claims (9)

1. 地域に存在していた地物の形状を表す基盤三次元点群と、１次元レーザを搭載した補完車両が前記地域を走行することによって得られる補完三次元点群と、が記憶される記憶部と、
   前記補完車両の走行時間帯における走行時刻毎に、走行時刻が含まれる参照時間帯に行われた複数回のレーザ計測によって得られた参照三次元点群を前記補完三次元点群から抽出する点群抽出部と、
   参照時間帯毎に、前記参照三次元点群と前記基盤三次元点群とのマッチングによって、参照時間帯に含まれる基準時刻における前記補完車両の位置を推定する位置推定部と
   を備える地図補完装置。
2. 前記点群抽出部は、前記走行時刻を含み参照時間長を有する時間帯を前記参照時間帯に決定する
   請求項１に記載の地図補完装置。
3. 前記点群抽出部は、前記補完車両が規定距離の走行に要する時間の長さを前記参照時間長として算出する
   請求項２に記載の地図補完装置。
4. 前記点群抽出部は、前記走行時刻を含み前記補完車両が規定距離を走行した時間帯を前記参照時間帯に決定する
   請求項１に記載の地図補完装置。
5. 前記位置推定部は、前記参照時間帯の中央の時刻を前記基準時刻に決定する
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の地図補完装置。
6. 各基準時刻における前記補完車両の位置に基づいて、新たな補完三次元点群を生成する再生成部
   を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の地図補完装置。
7. 前記新たな補完三次元点群と前記基盤三次元点群との差分を抽出する差分抽出部
   を備える請求項６に記載の地図補完装置。
8. 前記基盤三次元点群に対応する基盤地図を前記差分に基づいて修正する地図修正部
   を備える請求項７に記載の地図補完装置。
9. 地域に存在していた地物の形状を表す基盤三次元点群と、１次元レーザを搭載した補完車両が前記地域を走行することによって得られる補完三次元点群と、を用いる地図補完プログラムであって、
   前記補完車両の走行時間帯における走行時刻毎に、走行時刻が含まれる参照時間帯に行われた複数回のレーザ計測によって得られた参照三次元点群を前記補完三次元点群から抽出する点群抽出部と、
   参照時間帯毎に、前記参照三次元点群と前記基盤三次元点群とのマッチングによって、参照時間帯に含まれる基準時刻における前記補完車両の位置を推定する位置推定部
   としてコンピュータを機能させるための地図補完プログラム。

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