JP2021060657A - Evaluation system and evaluation method - Google Patents
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Description
本開示は、レーザー計測で得られた点群に基づいて評価する評価システムおよび評価方法に関する。 The present disclosure relates to an evaluation system and an evaluation method for evaluation based on a point cloud obtained by laser measurement.
従来より、道路に沿って設けられた道路付属施設(樹木、ガードレール等)を管理することが重要であり、例えば、従来においては撮像画像を用いた画像処理により当該道路付属施設を管理する方式等が提案されている。 Conventionally, it has been important to manage road attachment facilities (trees, guardrails, etc.) provided along the road. For example, in the past, a method of managing the road attachment facilities by image processing using captured images, etc. Has been proposed.
しかしながら、撮像画像の場合には、オクルージョンや影の影響により当該道路付属施設を正確に把握することが難しいという課題がある。 However, in the case of a captured image, there is a problem that it is difficult to accurately grasp the road attachment facility due to the influence of occlusion and shadow.
この点で、オクルージョンや影の影響を排除する点で、近年、レーザー計測により得られた結果から測定対象物を計測する技術が提案されている。例えば、航空機を用いて上空からレーザー計測により測定対象物を計測する技術等が提案されている(特許文献1)。また、道路上を走行しながら道路周辺の測定対象物をレーザー計測するいわゆるモバイルマッピングシステム(Mobile Mapping System:MMS)方式も提案されている。 In this respect, in order to eliminate the influence of occlusion and shadow, a technique for measuring an object to be measured from the result obtained by laser measurement has been proposed in recent years. For example, a technique for measuring an object to be measured by laser measurement from the sky using an aircraft has been proposed (Patent Document 1). In addition, a so-called Mobile Mapping System (MMS) method has been proposed in which a measurement object around the road is laser-measured while traveling on the road.
しかしながら、測定対象物である道路付属施設をレーザー計測した場合に、その配置に基づく通風性を評価する方式は提案されていない。 However, no method has been proposed for evaluating the ventilation property based on the arrangement of the road attachment facility, which is the measurement target, when the road attachment facility is measured by laser.
本開示は、道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価することが可能な評価システムおよび評価方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide an evaluation system and an evaluation method capable of evaluating ventilation based on the arrangement of measurement objects provided along a road.
ある局面に従う道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価する評価システムであって、測定対象物に対して移動しながら点群データを取得する取得部と、取得した点群データをボクセル化するボクセル生成部と、道路に対して垂直な基準面を生成する基準面生成部と、基準面に対して垂直な方向にボクセルを集約する複数の集約ブロックで構成される集約領域を設定する集約領域設定部と、集約領域設定部により設定された各集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出する統合部と、統合部により算出された統計情報に基づいて基準面に対する通風性を評価する評価部とを備える。 An evaluation system that evaluates ventilation based on the arrangement of measurement objects provided along a road that follows a certain aspect. An acquisition unit that acquires point cloud data while moving with respect to the measurement object, and acquired points. Aggregation consisting of a voxel generator that converts group data into voxels, a reference plane generator that generates a reference plane perpendicular to the road, and a plurality of aggregate blocks that aggregate voxels in the direction perpendicular to the reference plane. Based on the aggregated area setting unit that sets the area, the integrated unit that calculates the statistical information that integrates the voxel attribute information included in each aggregated block set by the aggregated area setting unit, and the statistical information calculated by the integrated unit. It also has an evaluation unit that evaluates ventilation with respect to the reference surface.
好ましくは、基準面生成部は、取得部で取得した点群データに基づいて基準線を生成し、生成された基準線に基づいて基準面を生成する。 Preferably, the reference plane generation unit generates a reference line based on the point cloud data acquired by the acquisition unit, and generates a reference plane based on the generated reference line.
好ましくは、集約領域の奥行幅を設定する領域幅設定部をさらに備える。
ある局面に従う道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価する評価方法であって、測定対象物に対して移動しながら点群データを取得するステップと、取得した点群データをボクセル化するステップと、道路に対して垂直な基準面を生成するステップと、基準面に対して垂直な方向にボクセルを集約する複数の集約ブロックで構成される集約領域を設定するステップと、設定された各集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出するステップと、算出された統計情報に基づいて基準面に対する通風性を評価するステップとを備える。
Preferably, an area width setting unit for setting the depth width of the aggregation area is further provided.
This is an evaluation method for evaluating ventilation based on the arrangement of measurement objects provided along a road that follows a certain aspect, and is a step of acquiring point cloud data while moving with respect to the measurement object, and the acquired point cloud. The step of converting data into voxels, the step of generating a reference plane perpendicular to the road, and the step of setting an aggregation area consisting of multiple aggregation blocks that aggregate voxels in the direction perpendicular to the reference plane. , It is provided with a step of calculating statistical information in which voxel attribute information included in each set aggregate block is integrated, and a step of evaluating ventilation with respect to a reference plane based on the calculated statistical information.
本開示の評価システムおよび評価方法は、道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価することが可能である。 The evaluation system and evaluation method of the present disclosure can evaluate the ventilation property based on the arrangement of the measurement object provided along the road.
実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。 The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
図1は、実施形態に従う評価システム1の概要について説明する図である。
図1に示されるように、本例においては、道路を上面視した場合が示されている。道路の側方側に測定対象物である樹木が配置されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of an
As shown in FIG. 1, in this example, the case where the road is viewed from above is shown. Trees, which are the objects to be measured, are placed on the side of the road.
当該樹木は、道路を走行する車両に対する側方方向からの風を防ぐ防風用として配置される場合がある。あるいは、防風に限られず、防雪用に配置される場合もある。 The tree may be arranged as a windbreak to prevent lateral wind from vehicles traveling on the road. Alternatively, it is not limited to windbreak, and may be arranged for snow protection.
評価システム1は、例えば、道路上を走行可能な車両100に設けられる。本例においては、当該車両100が道路に沿って左側の車線を上方向に走行している場合が示されている。
The
走行可能な車両100に搭載された評価システム1は、道路に沿って側方側に配置された測定対象物に対するレーザ計測を実行し、計測結果に基づいて測定対象物の配置に基づく通風性を評価する。本例においては、一例として測定対象物として樹木の配置に基づく通風性を評価する場合について説明する。
The
評価システム1は、移動しながらMMSを利用して測定対象物である樹木等の点群データを取得する。
The
図2は、実施形態に従う評価システム1の機能ブロック図である。
図2を参照して、評価システム1は、点群取得装置10と、解析装置20とを含む。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
With reference to FIG. 2, the
点群取得装置10は、一例としてレーザースキャナを用いることが可能である。
点群取得装置10は、道路に沿って設けられた測定対象物である樹木等を計測するためのセンサである。
As the point
The point
レーザスキャナは、進行方向に直交する面内をスキャンすることができる。レーザスキャナは、車両100の走行中にレーザ光を照射し、測定対象物である樹木等から反射したレーザ光を受光する。レーザ光の照射から受光までの時間とレーザ光の照射方向とに基づいて、レーザ光が照射された照射点毎にレーザスキャナからの距離および方位を距離方位点として計測する。これにより、道路に沿って配置された測定対象物の樹木等の物体の形状を3次元点群で表す3次元点群データが取得される。
The laser scanner can scan in a plane orthogonal to the direction of travel. The laser scanner irradiates the laser beam while the
解析装置20は、点群取得装置10で取得された3次元点群データを解析する。本例においては、解析装置20は、道路に沿って配置された測定対象物の樹木等の配置に基づく通風性を解析して、評価する。
The
解析装置20は、基準面生成部22と、集約領域設定部24と、領域幅設定部26と、ボクセル生成部28と、統合部30と、評価部32とを含む。
The
ボクセル生成部28は、点群データをボクセル化する。ボクセルは、3次元空間での正規格子単位である。本例においては、測定対象物である樹木等から反射したレーザ光の3次元点群データに対してボクセル化する。
The
基準面生成部22は、所定の基準面を生成する。基準面生成部22は、基準線に対して鉛直な面を所定の基準面として生成する。
The reference
領域幅設定部26は、基準面に対して測定対象物が含まれる垂直方向の領域の奥行幅を設定する。
The area
集約領域設定部24は、基準面と領域幅設定部26で設定された奥行幅とに基づいて、ボクセル群を集約するための集約領域を設定する。集約領域は、複数の集約ブロックで構成される。
The aggregation
統合部30は、集約領域設定部24により設定された集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出する。
The
評価部32は、統合部30により算出された統計情報に基づいて基準面に対する通風性を評価する。
The
図3は、実施形態に従う点群取得装置10で取得される3次元点群データを説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating three-dimensional point cloud data acquired by the point
図3に示されるように、レーザスキャナを走査することにより点群取得装置10は、評価システム1の周辺領域の3次元点群データを取得することが可能である。一例として、左側には測定対象物の樹木に対応する3次元点群データが示されている。また、右側下には道路に対応する3次元点群データが示されている。
As shown in FIG. 3, the point
物体から反射されるレーザ光の反射強度に基づいて物体の種別を識別することが可能である。本例においては、3次元点群データの反射強度に従って樹木および道路をそれぞれ識別可能である。 It is possible to identify the type of object based on the reflection intensity of the laser beam reflected from the object. In this example, trees and roads can be identified according to the reflection intensity of the three-dimensional point cloud data.
図4は、実施形態に従う基準線の生成および奥行幅の設定について説明する図である。
図4を参照して、本例においては、3次元点群データを用いて基準線を生成する。具体的には、基準面生成部22は、取得された3次元点群データのうち道路と識別された3次元点群データに基づいて基準線を生成する。例えば3次元点群データを用いて道路を識別し、道路幅の道路中心点を抽出することが可能である。基準面生成部22は、抽出した道路中心点に基づいて基準線(道路中心線)を生成する。
FIG. 4 is a diagram illustrating generation of a reference line and setting of a depth width according to an embodiment.
With reference to FIG. 4, in this example, a reference line is generated using the three-dimensional point cloud data. Specifically, the reference
基準面生成部22は、生成した基準線を基準に鉛直方向の面を所定の基準面として生成する。
The reference
なお、本例においては3次元点群データを用いて基準線を生成する場合について説明したがこれに限られず、例えば車両にGPSが搭載されている場合には車両軌跡を用いて基準線を生成するようにしても良い。当該基準線を基準に鉛直方向の面を所定の基準面として生成しても良い。 In this example, the case where the reference line is generated using the three-dimensional point cloud data has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when the vehicle is equipped with GPS, the reference line is generated using the vehicle trajectory. You may try to do it. A plane in the vertical direction with reference to the reference line may be generated as a predetermined reference plane.
領域幅設定部26は、基準線を基準に一定の奥行幅L(所定距離L)を設定する。
領域幅設定部26は、一例として、基準線と平行な奥行線を設定する。
The area
The area
図5は、実施形態に従う集約領域設定部24に設定される集約領域について説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an aggregation area set in the aggregation
図5(A)には、道路を上面視した場合における集約領域が示されている。基準線に対して鉛直方向の基準面と奥行線に対して鉛直方向の奥行基準面との間の領域が集約領域となる。 FIG. 5A shows an aggregated area when the road is viewed from above. The region between the reference plane in the vertical direction with respect to the reference line and the depth reference plane in the vertical direction with respect to the depth line is the aggregation region.
図5(B)に示されるように、集約領域は、複数の集約ブロックSBLで構成される。
集約ブロックSBLは、集約領域を基準線の方向に沿って間隔P毎に分割し、基準線の鉛直方向に高さH毎に分割したものである。
As shown in FIG. 5B, the aggregation area is composed of a plurality of aggregation blocks SBL.
The aggregation block SBL divides the aggregation region at intervals P along the direction of the reference line, and divides the aggregation area at each height H in the vertical direction of the reference line.
したがって、集約ブロックSBLは、間隔P、高さH、奥行幅Lの直方体となる。
なお、間隔P、高さH、奥行幅Lは、測定対象物の測定基準に従って適宜調整することが可能である。
Therefore, the aggregate block SBL is a rectangular parallelepiped having an interval P, a height H, and a depth width L.
The interval P, the height H, and the depth width L can be appropriately adjusted according to the measurement reference of the object to be measured.
本例においては、集約領域を鉛直方向に高さH毎に分割し、7段の集約ブロックSBLが設定されている場合が示されている。 In this example, the case where the aggregation region is divided in the vertical direction for each height H and a 7-stage aggregation block SBL is set is shown.
例えば、測定対象物の樹木の高さに合わせて段数を調整するようにしても良い。
また、本例においては、集約ブロックSBLは、一例として直方体の場合について説明したが、特に集約ブロックSBLは直方体に限られない。
For example, the number of steps may be adjusted according to the height of the tree of the object to be measured.
Further, in this example, the case where the aggregate block SBL is a rectangular parallelepiped has been described as an example, but the aggregate block SBL is not particularly limited to a rectangular parallelepiped.
図5(C)に示されるように、基準線がカーブしている場合には集約ブロックSBLの形状も基準線に沿って変化する。 As shown in FIG. 5C, when the reference line is curved, the shape of the aggregation block SBL also changes along the reference line.
図6は、実施形態に従う測定対象物を説明する図である。
図6(A)は、測定対象物である樹木を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement object according to the embodiment.
FIG. 6A is a diagram illustrating a tree as a measurement target.
図6(B)は、樹木の一部に対してレーザスキャナにより取得された点群取得装置10で取得された点群データが示されている。
FIG. 6B shows the point cloud data acquired by the point
本例においては、ボクセル生成部28により当該点群データを3次元空間での正規格子単位にボクセル化した場合が示されている。本例においては、一例として1つのボクセル内に15個の3次元点群データが含まれる場合が示されている。
In this example, a case where the point cloud data is voxelized into regular grid units in a three-dimensional space is shown by the
図7は、実施形態に従う3次元点群データをボクセル化した場合のイメージ図である。
図7に示されるように、ボクセル生成部28は、3次元点群データをボクセル化する。
FIG. 7 is an image diagram when the three-dimensional point cloud data according to the embodiment is voxelized.
As shown in FIG. 7, the
各ボクセル内には複数の3次元点群データが含まれており、各ボクセルに対応して3次元点群データの個数が関連付けられている。具体的には、ボクセルの重心位置(ボクセルポイント)に対して3次元点群データの個数が属性情報として関連付けられる。 Each voxel contains a plurality of three-dimensional point cloud data, and the number of three-dimensional point cloud data is associated with each voxel. Specifically, the number of three-dimensional point cloud data is associated with the position of the center of gravity (voxel point) of the voxel as attribute information.
図8は、実施形態に従う集約ブロックSBLにボクセルの属性情報を統合する場合のイメージを説明する図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating an image in the case of integrating voxel attribute information into the aggregate block SBL according to the embodiment.
図8には、ボクセル化した各ボクセルの重心位置(ボクセルポイント)BPが示されており、当該ボクセルポイントBPに関連付けられた属性情報として3次元点群データの個数が数値で示されている。 FIG. 8 shows the center of gravity position (voxel point) BP of each voxelized voxel, and the number of three-dimensional point cloud data is numerically shown as attribute information associated with the voxel point BP.
統合部30は、集約ブロックSBLに含まれるボクセルの重心位置に基づいて当該ボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出する。
The
一例として、本例においては、集約ブロックSBLに、15個のボクセルのボクセルポイントBPが含まれており、当該ボクセルの属性情報を統合する場合が示されている。 As an example, in this example, the aggregation block SBL includes voxel point BPs of 15 voxels, and the case where the attribute information of the voxels is integrated is shown.
図9は、実施形態に従う基準面に対する測定対象物の密度情報を説明する図である。
図9に示されるように、評価部32は、統計情報を正規化して当該基準面に対する密度情報として基準面に表示する。
FIG. 9 is a diagram for explaining the density information of the measurement object with respect to the reference plane according to the embodiment.
As shown in FIG. 9, the
具体的には、基準面に対して濃く表示されている部分は、基準面に対して奥行方向の測定対象物(樹木)の密度が高い場合を示している。基準面に対して薄く表示されている部分は、基準面に対して奥行方向の測定対象物(樹木)の密度が低い場合を示している。 Specifically, the portion darkly displayed with respect to the reference plane indicates the case where the density of the measurement object (tree) in the depth direction with respect to the reference plane is high. The part displayed lightly with respect to the reference plane indicates the case where the density of the measurement object (tree) in the depth direction with respect to the reference plane is low.
図10は、実施形態に従う基準面に対する通風性を評価する場合を説明する図である。
図10に示されるように、本例においては、基準面を複数の評価領域に分割して、それぞれの評価領域に対する通風性の程度が示されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating a case where the ventilation property with respect to the reference plane according to the embodiment is evaluated.
As shown in FIG. 10, in this example, the reference plane is divided into a plurality of evaluation regions, and the degree of ventilation for each evaluation region is shown.
具体的には、本例においては、評価部32は、各評価領域に対する密度情報に基づいて通風性の程度を評価する。例えば、評価領域に濃度の濃い網掛けがされている部分は樹木の密度が高く通風性が低い領域であることを示している。評価領域に濃度の薄い網掛けがされている部分は通風性が高い領域であることを示している。
Specifically, in this example, the
当該方式により、実施形態に従う評価システム1は、測定対象物の配置に基づく通風性を評価することが可能である。
According to this method, the
当該評価結果に基づいて例えば、道路の通風性の高い箇所すなわち、道路を走行する車両が横風を受けやすい箇所を特定し、当該箇所に樹木等を配置することが容易になる。防風林の設計やメンテナンス等にも利用することが可能である。また、防風の観点に限られず、防雪の観点からも当該評価システム1を利用するようにしても良い。
Based on the evaluation result, for example, it becomes easy to identify a place where the road has high ventilation, that is, a place where a vehicle traveling on the road is susceptible to crosswinds, and to arrange a tree or the like at the place. It can also be used for windbreak design and maintenance. Further, the
なお、本例においては、道路の側方側(左側)の測定対象物である樹木等に基づく通風性を評価する場合について説明したが、道路の側方側(右側)の測定対象物である樹木等に基づく通風性も同時に評価するようにしても良い。また、車両の進行方向が異なる道路間に測定対象物である樹木等が配置される場合もあり当該場合における通風性を評価するようにしても良い。 In this example, the case of evaluating the ventilation property based on trees or the like, which is the measurement target on the side (left side) of the road, has been described, but it is the measurement target on the side (right side) of the road. Ventilation based on trees and the like may be evaluated at the same time. In addition, trees or the like, which are objects to be measured, may be arranged between roads in which the traveling directions of vehicles are different, and the ventilation property in that case may be evaluated.
なお、本例においては、一例として測定対象物として樹木の配置に基づく通風性を評価する場合について説明したが、樹木に限られず、例えばガードレールや他の物体の配置に基づく通風性を評価することも可能である。 In this example, the case of evaluating the ventilation based on the arrangement of trees as an object to be measured has been described, but the ventilation is not limited to trees, for example, the ventilation based on the arrangement of guardrails and other objects is evaluated. Is also possible.
なお、本例においては、防風の観点から道路の通風性の高い箇所を特定して、当該箇所に樹木等を配置する場合について説明したが、安全・防犯の観点から道路を走行する車両からの側方視点の見通しの良さを評価する場合も考えられる。当該場合には、道路の通風性の低い箇所を特定して、当該箇所の通風性を高くするような作業を実行するようにしてもよい。 In this example, a case where a highly ventilated part of the road is specified from the viewpoint of windbreak and trees or the like are placed at the part has been described, but from the viewpoint of safety and crime prevention, a vehicle traveling on the road has been described. It is also possible to evaluate the good visibility from the side perspective. In that case, a portion of the road having low ventilation may be identified and work may be performed to increase the ventilation of the portion.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is shown by the scope of claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 評価システム、10 点群取得装置、20 解析装置、22 基準面生成部、24 集約領域設定部、26 領域幅設定部、28 ボクセル生成部、30 統合部、32 評価部。 1 evaluation system, 10 point cloud acquisition device, 20 analysis device, 22 reference plane generation unit, 24 aggregation area setting unit, 26 area width setting unit, 28 voxel generation unit, 30 integration unit, 32 evaluation unit.
Claims (4)
前記測定対象物に対して移動しながら点群データを取得する取得部と、
取得した点群データをボクセル化するボクセル生成部と、
前記道路に対して垂直な基準面を生成する基準面生成部と、
前記基準面に対して垂直な方向にボクセルを集約する複数の集約ブロックで構成される集約領域を設定する集約領域設定部と、
前記集約領域設定部により設定された各前記集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出する統合部と、
前記統合部により算出された統計情報に基づいて前記基準面に対する通風性を評価する評価部とを備える、評価システム。 It is an evaluation system that evaluates ventilation based on the arrangement of measurement objects provided along the road.
An acquisition unit that acquires point cloud data while moving with respect to the measurement object,
A voxel generator that converts the acquired point cloud data into voxels,
A reference plane generator that generates a reference plane perpendicular to the road,
An aggregation area setting unit that sets an aggregation area composed of a plurality of aggregation blocks that aggregate voxels in a direction perpendicular to the reference plane, and an aggregation area setting unit.
An integration unit that calculates statistical information that integrates voxel attribute information included in each aggregation block set by the aggregation area setting unit, and an integration unit.
An evaluation system including an evaluation unit that evaluates ventilation with respect to the reference plane based on statistical information calculated by the integrated unit.
前記測定対象物に対して移動しながら点群データを取得するステップと、
取得した点群データをボクセル化するステップと、
前記道路に対して垂直な基準面を生成するステップと、
前記基準面に対して垂直な方向にボクセルを集約する複数の集約ブロックで構成される集約領域を設定するステップと、
設定された各前記集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出するステップと、
算出された統計情報に基づいて前記基準面に対する通風性を評価するステップとを備える、評価方法。 It is an evaluation method that evaluates ventilation based on the arrangement of measurement objects provided along the road.
A step of acquiring point cloud data while moving with respect to the measurement object, and
Steps to voxel the acquired point cloud data,
A step of generating a reference plane perpendicular to the road,
A step of setting an aggregation area composed of a plurality of aggregation blocks that aggregate voxels in a direction perpendicular to the reference plane, and
A step of calculating statistical information that integrates voxel attribute information included in each of the set aggregate blocks, and
An evaluation method including a step of evaluating ventilation with respect to the reference plane based on the calculated statistical information.
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