JP2023034604A - Road plane point group data correction method and device thereof - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はモバイルマッピングシステムで得られた点群データから生成される道路平面点群データを補正する方法、及びその装置の改良に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for correcting road plane point cloud data generated from point cloud data obtained by a mobile mapping system.
3次元レーザ計測機とデジタルカメラによって構成されるモバイルマッピングシステム(この明細書で「MMS」と略することがある)で得られた点群データを処理して地図データが作成されている(特許文献1~4)。
点群データを構成する点データには撮影車両の進行方向の座標y、進行方向と垂直に横断する方向の座標x、及び高さ方向の座標zが付与されるものとする。
地図データにおいて道路平面を特定するデータ(この明細書で「道路平面点群データ」という)の生成は、例えば次のようなアルゴリズムを実行するコンピュータ処理によりなされる。
Map data is created by processing point cloud data obtained by a mobile mapping system (sometimes abbreviated as "MMS" in this specification) consisting of a 3D laser measuring machine and a digital camera (patent References 1-4).
The point data constituting the point cloud data are given a coordinate y in the traveling direction of the photographing vehicle, a coordinate x in a direction perpendicular to the traveling direction, and a coordinate z in the height direction.
Data specifying road planes in map data (referred to as "road plane point group data" in this specification) is generated by computer processing that executes the following algorithm, for example.
地表面点群データの抽出
撮影車両の進行方向において同一座標ynに存在するすべての点群データ(道路面のものも非道路面のものも含まれる)について、その抽出中心を(yn、xn)としたとき、抽出中心から横断方向へ所定の一次抽出幅±A内に存在するもの(一次抽出点群データ)を抽出する。抽出中心(yn、xn)毎に抽出された一次抽出点群データの高さの中央値znを当該抽出中心(yn、xn)における基準高さznとする。この基準高さznは同一座標ynに存在するすべての点群データ(道路面のものも非道路面のものも含まれる)について特定される。
次に、抽出中心(yn、xn)ごとに特定された基準高さznを中心に所定の二次抽出高さ幅±Bを持たせ、当該座標(yn、xn、zn±B)に存在する点群データを抽出する。このようにして抽出された点群データ(地表面点群データ)を図1に符号Pで示す。この地表面点群データはMMSで撮影された地表面全域を対象としている。
Extraction of ground surface point cloud data For all point cloud data existing at the same coordinate yn in the traveling direction of the photographing vehicle (including those on the road surface and those on the non-road surface), the extraction center is (yn, xn) , points (primary extraction point cloud data) existing within a predetermined primary extraction width ±A in the transverse direction from the extraction center are extracted. Let the median value zn of the heights of the primary extraction point cloud data extracted for each extraction center (yn, xn) be the reference height zn at the extraction center (yn, xn). This reference height zn is specified for all the point group data (both on the road surface and on the non-road surface) present at the same coordinate yn.
Next, a predetermined secondary extraction height width ±B is given around the reference height zn specified for each extraction center (yn, xn), and the Extract point cloud data. The point cloud data (ground surface point cloud data) extracted in this manner is indicated by symbol P in FIG. This ground surface point cloud data covers the entire ground surface photographed by MMS.
道路平面点群データの抽出
地表面点群データから道路平面点群データの抽出を行う。ここに、実際の道路面の横断面形状はカーブしているが、これが直線状であるとして、即ち道路面が平面であるとして、道路平面点群データを抽出する。なお、道路面とは車両の走行が予定されている領域をいう。
予め備えられる道路地図データのリンクデータと道路幅データを利用して、地表面点群データの中から道路面に対応するものを選択抽出する。ここに、図1の例では、符号Eで示す抽出断面領域に含まれる点群データが道路面に対応するものである。抽出断面領域Eの高さは二次抽出高さ幅2Bの範囲であり、抽出断面領域Eの幅は道路地図データから得られる路面幅を採用する。かかる抽出断面領域Eがリンクに沿って連なり、平板状の抽出領域を形成しているものといえる。
Extraction of road plane point cloud data Extract road plane point cloud data from the ground surface point cloud data. Although the cross-sectional shape of the actual road surface is curved, it is assumed that the cross-sectional shape is linear, that is, the road surface is flat, and the road plane point cloud data is extracted. Note that the road surface refers to an area where the vehicle is scheduled to travel.
Link data and road width data of road map data provided in advance are used to select and extract data corresponding to the road surface from the ground surface point group data. Here, in the example of FIG. 1, the point cloud data included in the extracted cross-sectional area indicated by symbol E corresponds to the road surface. The height of the extracted cross-sectional area E is in the range of the secondary extracted height width 2B, and the width of the extracted cross-sectional area E is the width of the road surface obtained from the road map data. It can be said that such extraction cross-sectional areas E are connected along the link to form a flat extraction area.
一次抽出点群データから特定された基準高さznは道路幅方向に変化するので、路面を平面状と仮定するには、道路幅方向の基準高さznを正規化する。例えば、最小二乗法等により各抽出中心(yn、xn)における基準高さznを直線上にのせる。その結果、抽出断面領域Eは矩形状となる。
抽出断面領域Eに含まれる点群データが道路面に対応しているものとし、抽出断面領域Eを矩形のフィルタとすることで、道路面を平面に正規化する。このようにして抽出された点群データをこの明細書では道路平面点群データという。
Since the reference height zn specified from the primary extracted point cloud data varies in the road width direction, the reference height zn in the road width direction is normalized in order to assume that the road surface is planar. For example, the least squares method or the like is used to place the reference height zn at each extraction center (yn, xn) on a straight line. As a result, the extracted cross-sectional area E becomes rectangular.
It is assumed that the point cloud data contained in the extracted cross-sectional area E corresponds to the road surface, and the extracted cross-sectional area E is used as a rectangular filter to normalize the road surface to a plane. The point cloud data extracted in this manner is referred to as road plane point cloud data in this specification.
コンピュータにより自動生成される道路平面点群データには、オペレータによるマニュアル修正が加えられて、地図データに反映される。
上記のようにして道路平面点群データを自動作成したところ、車両が本来通行すべき道路面とその縁に連続する非道路面(路肩、中央分離帯など)との境界線を明確に区分けられないことがあった。例えば、道路面の縁の領域が、路面データ群から欠落することが生じていた。
かかる欠落のマニュアル修正には多大な時間と手間がかかる。よって、かかる欠落を低減することが求められる。
The road plane point cloud data automatically generated by the computer is manually corrected by the operator and reflected in the map data.
When the road plane point cloud data was automatically created as described above, the boundary line between the road surface on which the vehicle should originally pass and the non-road surface (road shoulder, median strip, etc.) that is continuous with the edge of the road surface was clearly demarcated. There was nothing. For example, the edge area of the road surface is missing from the road surface data group.
It takes a lot of time and effort to manually correct such omissions. Therefore, it is required to reduce such omissions.
欠落が生じる理由は次のように考えられる。
現実の道路では、非道路面(路肩や中央分離帯)が道路面に比べて上下方向に大きく傾斜することがある。ここに、道路横断方向の一次抽出幅(±A)が大きいとき、当該傾斜面が基準高さznの特定に影響する。
例えば、抽出中心が道路面において非道路面近くにあったとき、非道路面に傾斜があると、この傾斜のある領域が一次抽出幅±Aに包含される。その結果、道路面にある抽出中心の基準高さznの特定に当該傾斜領域が大きく影響する(図1の領域P1参照)。しかしながら、当該傾斜が抽出断面領域Eに与える影響は小さい。抽出断面領域Eの傾斜は道路面全域の基準高さznを正規化して特定されるので、領域P1に比べて道路面の他の部分(中央側の幅広部分)の影響の方が大きいからである。その結果、抽出断面領域EはP1領域から乖離してしまい、点群データの欠落を引き起こす。
The reason why the lack occurs is considered as follows.
On an actual road, non-road surfaces (road shoulders and median strips) may incline more in the vertical direction than the road surface. Here, when the primary extraction width (±A) in the road crossing direction is large, the slope influences the specification of the reference height zn.
For example, when the extraction center is near the non-road surface on the road surface, if the non-road surface has an inclination, the area with this inclination is included in the primary extraction width ±A. As a result, the slope region has a great influence on specifying the reference height zn of the extraction center on the road surface (see region P1 in FIG. 1). However, the influence of the inclination on the extracted cross-sectional area E is small. This is because the inclination of the extracted cross-sectional area E is specified by normalizing the reference height zn of the entire road surface, and therefore the influence of other parts of the road surface (the wide part on the central side) is greater than that of the area P1. be. As a result, the extracted cross-sectional area E deviates from the P1 area, causing lack of point cloud data.
この発明は上記の課題を解決すべくなされたものであり、その第1局面は次のように規定される。即ち、
指定した道路に対応する点群データを取得するステップと、
前記点群データから前記道路に対応する地表面点群データを生成するステップと、
道路地図データの道路情報を参照して、前記地表点群データを所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから車両が走行する道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第1道路平面点群データを得るステップと、
前記道路地図データの道路情報と仮想的な道路の一側縁を規定する情報を参照して、前記地表面点群データ所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから仮想的な道路の道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第2道路平面点群データを得るステップと、
前記第2道路平面点群データで前記第1道路平面点群データを補正する補正ステップと、
を備えてなる道路平面点群データの補正方法。
The present invention has been made to solve the above problems, and the first aspect thereof is defined as follows. Namely
obtaining point cloud data corresponding to the specified road;
generating ground surface point cloud data corresponding to the road from the point cloud data;
The road information of the road map data is referred to, the ground surface point cloud data is processed by a predetermined algorithm, the road surface on which the vehicle travels is corresponded from the ground surface point cloud data, and the road surface is normalized to a plane. obtaining first road plane point cloud data;
With reference to the road information of the road map data and the information defining one side edge of the virtual road, the ground surface point cloud data is processed by a predetermined algorithm to obtain a virtual road from the ground surface point cloud data. a step of obtaining second road plane point cloud data corresponding to the road surface of and normalized to a plane;
a correction step of correcting the first road plane point cloud data with the second road plane point cloud data;
A method for correcting road plane point cloud data.
このように規定される第1局面の道路平面点群データの補正方法によれば、仮想的な道路を設定し、この仮想的な道路に対して所定のアルゴリズムを用いて道路平面点群データを作成する。この仮想的な道路はその一側縁が前記道路面の走行領域内にあり、他の側縁が前記道路面の側縁と一致する。即ち、道路面中央側において狭くなっている。その結果、抽出断面領域Eの基準高さznの正規化において、即ち抽出断面領域Eの傾斜角度を特定するときの、道路面中央側の影響が小さくなる。 According to the correction method of the road plane point cloud data of the first aspect defined in this way, a virtual road is set, and the road plane point cloud data is corrected using a predetermined algorithm for this virtual road. create. This virtual road has one side edge within the travel area of the road surface and the other side edge coincides with the side edge of the road surface. That is, it is narrowed on the center side of the road surface. As a result, in normalizing the reference height zn of the extracted cross-sectional area E, that is, when specifying the inclination angle of the extracted cross-sectional area E, the influence of the center side of the road surface is reduced.
図2に、仮想的な道路に対して設定される抽出断面領域E1、E2を示す。
図2の抽出断面領域E1には、非道路面の傾斜の影響が大きく表れている。これは、図1の例と比べて、道路面の中央側の影響が小さくなったためである。
これにより抽出断面領域E1は、抽出断面領域Eを通してはカバーされなかった領域P1の点群データをカバーする。
FIG. 2 shows extracted cross-sectional areas E1 and E2 set for a virtual road.
The influence of the inclination of the non-road surface appears greatly in the extracted cross-sectional area E1 of FIG. This is because the influence on the central side of the road surface is smaller than in the example of FIG.
As a result, the extracted cross-sectional area E1 covers the point cloud data of the area P1 that was not covered through the extracted cross-sectional area E.
抽出断面領域Eを通して抽出された第1道路平面点群データが欠落した領域の点群データを、抽出断面領域E1を通して抽出された第2道路平面点群データで補充することにより、道路平面点群データが現実の道路面に対応したものとなる。よって、道路平面点群データに基づき表示される道路面画像において、道路面と非道路面との境界を明確に区分できる。また、オペレータによる補修作業も少なくなる。 By supplementing the point cloud data of the region lacking the first road plane point cloud data extracted through the extraction cross-sectional region E with the second road plane point cloud data extracted through the extraction cross-sectional region E1, the road plane point cloud is obtained. The data corresponds to the actual road surface. Therefore, in the road surface image displayed based on the road plane point cloud data, the boundary between the road surface and the non-road surface can be clearly distinguished. Also, repair work by the operator is reduced.
このように、1つの道路に対して、道路面の全域を対象とする点群データを、道路面において側縁を含む一部の領域を対象とする点群データで補正することは、道路面を平面とする正規化処理がなされる場合に有効である。道路面の側縁に続く非道路面が道路面に比べて大きく傾斜することがあり、MMS撮影装置が撮影した点群データ(処理前)において道路面と非道路面とは区別がつかないことから、かかる非道路面の傾斜は点群データの処理方法に影響する一方、非道路面は道路面より狭いので、道路面の平面化のための正規化処理に与える非道路面の傾斜の影響は小さいからである。 In this way, correcting the point cloud data covering the entire road surface with the point cloud data covering a part of the road surface including the side edges of the road surface is effective when the normalization process is performed to make a plane. The non-road surface that follows the side edge of the road surface may incline more than the road surface, and it is impossible to distinguish between the road surface and the non-road surface in the point cloud data (before processing) captured by the MMS imaging device. Therefore, while the inclination of the non-road surface affects the point cloud data processing method, the non-road surface is narrower than the road surface, so the influence of the inclination of the non-road surface on the normalization process for flattening the road surface is small.
仮想的な道路を設定するにあたり、仮想的な道路の他方の側縁は一般道路(道路地図データで特定されるもの)の側縁と一致され、一方の側面は一般道路面の走行領域内にある。かかる仮想的な道路面の一方の側面は、一般道路面(即ち走行面)内において任意に設定可能であるが、MMS撮影装置の移動軌跡と一致させることができる。MMS撮影時の位置の記録は容易なため、データの取扱いが容易になるためである。 In setting the virtual road, the other side edge of the virtual road is matched with the side edge of the general road (specified in the road map data), and one side is within the driving area of the general road surface. be. One side of such a virtual road surface can be arbitrarily set within the general road surface (that is, the running surface), and can be matched with the movement locus of the MMS imaging device. This is because it is easy to record the position at the time of MMS imaging, which facilitates data handling.
第1局面を実行するための装置は次のように規定される。
指定した道路に対応する点群データを取得する点群データ取得部と、
前記点群データから前記道路に対応する地表面点群データを生成する地表面点群データ生成部と、
道路地図データの道路情報を参照して、前記地表点群データを所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから車両が走行する道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第1道路平面点群データを得る一般道路平面点群データ生成部と、
前記道路地図データの道路情報と仮想的な道路の一側縁を規定する情報を参照して、前記地表面点群データ所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから仮想的な道路の道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第2道路平面点群データを得る仮想道路平面点群データ生成部と、
前記第2道路平面点群データで前記第1道路平面点群データを補正する道路平面点群データ補正部と、
を備えてなる道路平面点群データの補正装置。
An apparatus for carrying out the first phase is defined as follows.
a point cloud data acquisition unit for acquiring point cloud data corresponding to a specified road;
a ground surface point cloud data generation unit that generates ground surface point cloud data corresponding to the road from the point cloud data;
The road information of the road map data is referred to, the ground surface point cloud data is processed by a predetermined algorithm, the road surface on which the vehicle travels is corresponded from the ground surface point cloud data, and the road surface is normalized to a plane. a general road plane point cloud data generator for obtaining the first road plane point cloud data;
With reference to the road information of the road map data and the information defining one side edge of the virtual road, the ground surface point cloud data is processed by a predetermined algorithm to obtain a virtual road from the ground surface point cloud data. a virtual road plane point cloud data generation unit that obtains second road plane point cloud data corresponding to the road surface of and normalized to a plane;
a road plane point cloud data correction unit that corrects the first road plane point cloud data with the second road plane point cloud data;
A correction device for road plane point cloud data.
この補正装置用のコンピュータ装置を動作させるコンピュータプログラムは次のように規定される。
点群データ取得装置、地表面点群データ生成部、一般道路平面点群データ生成部、仮想道路平面点群データ生成部及び道路平面点群データ補正部を備えてなる道路平面点群データの補正装置を構成するコンピュータ装置に適用されるコンピュータプログラムであって、
前記点群データ取得装置に、指定した道路に対応する点群データを取得させ、
前記地表面点群データ生成部に、前記点群データから前記道路に対応する地表面点群データを生成させ、
前記一般道路平面点群データ生成部に、道路地図データの道路情報を参照して、前記地表点群データを所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから車両が走行する道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第1道路平面点群データを得させ、
前記仮想道路平面点群データ生成部に、前記道路地図データの道路情報と仮想的な道路の一側縁を規定する情報を参照して、前記地表面点群データ所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから仮想的な道路の道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第2道路平面点群データを得させ、
前記道路平面点群データ補正部に、前記第2道路平面点群データで前記第1道路平面点群データを補正させる、コンピュータプログラム。
A computer program for operating the computer system for this correction device is defined as follows.
Correction of road plane point cloud data comprising a point cloud data acquisition device, a ground surface point cloud data generation unit, a general road plane point cloud data generation unit, a virtual road plane point cloud data generation unit, and a road plane point cloud data correction unit A computer program applied to a computer device constituting a device,
causing the point cloud data acquisition device to acquire point cloud data corresponding to the specified road;
causing the ground surface point cloud data generation unit to generate ground surface point cloud data corresponding to the road from the point cloud data;
The general road plane point cloud data generation unit refers to the road information of the road map data, processes the ground surface point cloud data with a predetermined algorithm, and converts the ground surface point cloud data into the road surface on which the vehicle travels. obtaining the first road plane point cloud data corresponding to and normalized to the plane;
The virtual road plane point cloud data generation unit refers to the road information of the road map data and the information defining one side edge of the virtual road, and processes the ground surface point cloud data with a predetermined algorithm, obtaining second road plane point cloud data corresponding to the road surface of a virtual road and normalized to a plane from the ground surface point cloud data;
A computer program for causing the road plane point cloud data correction unit to correct the first road plane point cloud data with the second road plane point cloud data.
この発明の第2局面は次のように規定される。
道路に対応する点群データを取得するステップと、
前記点群データを所定のアルゴリズムで処理して、前記点群データから車両が走行する道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第1道路平面点群データを得るステップと、
前記点群データから、仮想的な道路に対応する仮想点群データを抽出する抽出ステップであって、前記仮想的な道路の一側縁は前記道路面の走行領域内にあり、他の側縁は前記道路面の側縁と一致する、仮想点群データ抽出ステップと、
前記仮想的な道路に対応する仮想点群データを前記所定のアルゴリズムで処理して、前記仮想点群データから仮想的な道路の道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第2道路平面点群データを得るステップと、
前記第2道路平面点群データで前記第1道路平面点群データを補正する補正ステップと、
を備えてなる道路平面点群データの補正方法。
A second aspect of the invention is defined as follows.
obtaining point cloud data corresponding to the road;
a step of processing the point cloud data with a predetermined algorithm to obtain, from the point cloud data, first road plane point cloud data corresponding to the road surface on which the vehicle travels and normalized to a plane;
an extracting step of extracting virtual point cloud data corresponding to a virtual road from the point cloud data, wherein one side edge of the virtual road is within a travel area of the road surface and the other side edge is coincides with the side edge of the road surface, a virtual point cloud data extraction step;
A second road obtained by processing the virtual point cloud data corresponding to the virtual road with the predetermined algorithm to correspond to the road surface of the virtual road from the virtual point cloud data and normalizing it to a plane. obtaining planar point cloud data;
a correction step of correcting the first road plane point cloud data with the second road plane point cloud data;
A method for correcting road plane point cloud data.
第2局面の補正方法を実行するための補正装置は次のように規定される。
道路に対応する点群データを取得する点群データ取得装置と、
前記点群データを所定のアルゴリズムで処理して、前記点群データから車両が走行する道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した一般道路平面点群データを得る第1道路平面点群データ生成部と、
前記点群データから、仮想的な道路に対応する仮想点群データを抽出する仮想点群データ抽出部であって、前記仮想的な道路の一側縁は前記道路面の走行領域内にあり、他の側縁は前記道路面の側縁と一致する、仮想点群データ抽出部と、
前記仮想的な道路に対応する仮想点群データを前記所定のアルゴリズムで処理して、前記仮想点群データから仮想的な道路の道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第2道路平面点群データを得る第2道路平面点群データ生成部と、
前記第2道路平面点群データで前記第1道路平面点群データを補正する道路平面点群データ補正部と、
を備えてなる道路平面点群データの補正装置。
A correction device for executing the correction method of the second aspect is defined as follows.
a point cloud data acquisition device for acquiring point cloud data corresponding to a road;
The point cloud data is processed by a predetermined algorithm to obtain general road plane point cloud data corresponding to the road surface on which the vehicle travels and normalized to a plane from the point cloud data. a data generator;
a virtual point cloud data extraction unit for extracting virtual point cloud data corresponding to a virtual road from the point cloud data, wherein one side edge of the virtual road is within a travel area of the road surface; a virtual point cloud data extraction unit, the other side edge of which coincides with the side edge of the road surface;
A second road obtained by processing the virtual point cloud data corresponding to the virtual road with the predetermined algorithm to correspond to the road surface of the virtual road from the virtual point cloud data and normalizing it to a plane. a second road plane point cloud data generator for obtaining plane point cloud data;
a road plane point cloud data correction unit that corrects the first road plane point cloud data with the second road plane point cloud data;
A correction device for road plane point cloud data.
この補正装置のコンピュータ装置を実行するためのコンピュータプログラムは次のように規定される。
点群データ取得装置、第1道路平面点群データ生成部、仮想点群データ抽出部、第2道路平面点群データ生成部及び道路平面点群データ補正部を備えてなる道路平面点群データの補正装置を構成するコンピュータ装置に適用されるコンピュータプログラムであって、
前記点群データ取得装置に、道路に対応する点群データを取得させ、
前記第1道路平面点群データ生成部に、前記点群データを所定のアルゴリズムで処理して、前記点群データから車両が走行する道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した一般道路平面点群データを得させ、
前記仮想点群データ抽出部に、前記点群データから仮想的な道路に対応する仮想点群データを抽出させ、前記仮想的な道路の一側縁は前記道路面の走行領域内にあり、他の側縁は前記道路面の側縁と一致する、
前記第2道路平面点群データ生成部に、前記仮想的な道路に対応する仮想点群データを前記所定のアルゴリズムで処理して、前記仮想点群データから仮想的な道路の道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第2道路平面点群データを得させ、
前記道路平面点群データ補正部に、前記第2道路平面点群データで前記第1道路平面点群データを補正させる、コンピュータプログラム。
A computer program for executing the computer device of this correction device is defined as follows.
Road plane point cloud data acquisition device comprising a point cloud data acquisition device, a first road plane point cloud data generation unit, a virtual point cloud data extraction unit, a second road plane point cloud data generation unit, and a road plane point cloud data correction unit A computer program applied to a computer device constituting a correction device,
causing the point cloud data acquisition device to acquire point cloud data corresponding to the road;
The first road plane point cloud data generation unit processes the point cloud data with a predetermined algorithm, corresponds to the road surface on which the vehicle travels from the point cloud data, and normalizes it to a plane. Obtain planar point cloud data,
causing the virtual point cloud data extracting unit to extract virtual point cloud data corresponding to a virtual road from the point cloud data, wherein one side edge of the virtual road is within a travel area of the road surface; The side edge of the coincides with the side edge of the road surface,
The second road plane point cloud data generation unit processes the virtual point cloud data corresponding to the virtual road with the predetermined algorithm to generate a road surface of the virtual road from the virtual point cloud data. , and obtain the second road plane point cloud data normalized to the plane,
A computer program for causing the road plane point cloud data correction unit to correct the first road plane point cloud data with the second road plane point cloud data.
図3のブロック図に、実施形態の道路平面点群データ補正装置1の構成を示す。
この補正装置1は、データベース部10、データ保存部20、地表面点群データ生成部25、道路平面点群データ生成部30、道路平面点群データ保存部40、道路平面点群データ補正部50を概略備えてなる。
データベース部10には、MMS撮影装置で撮影した全ての点群データを保存する点群データベース11と、MMS撮影装置の軌跡(座標)を保存するMMS軌跡データベース13とが備えられる。
MMS撮影装置は一般的には車両に備え付けられた3次元レーザ計測器とデジタルカメラから構成される。ここに、MMS撮影装置の軌跡は車両の走行データから特定される。ドローンにMMS撮影装置を備え付けることもできる。
The block diagram of FIG. 3 shows the configuration of the road plane point cloud data correction device 1 of the embodiment.
The correction device 1 includes a
The
The MMS imaging device generally consists of a three-dimensional laser measuring device and a digital camera mounted on a vehicle. Here, the trajectory of the MMS imaging device is specified from the travel data of the vehicle. The drone can also be equipped with an MMS imager.
オペレータは、リンク指定部60により、道路地図データ保存部70に保存されている道路のリンクデータを参照して、道路平面点群データの生成対象とすべきリンクデータを指定する。このとき、リンクデータのy座標がy1~ytのとき、各y座標における全てのx座標、z座標のデータが指定されものとする。換言すれば、道路面に対応する点群データのみならず、非道路面に対応する点群データも併せて指定されることとなる。
指定されたリンクデータに対応する点群データが点群データベース11から読み出されて点群データ保存部21に保存される。同様に、指定されたリンクデータに対応するMMS撮影装置の軌跡データがMMS軌跡データベース13から読み出されてMMS軌跡保存部23に保存される。
The operator refers to link data of roads stored in the road map
Point cloud data corresponding to the designated link data is read from the
地表面点群データ生成部25は、点群データ保存部21に保存されている点群データから地表面点群データを生成する。
一般道路平面点群データ生成部31は、道路地図データのリンクデータの座標と道路幅データを参照して抽出断面領域Eを形成する(図1参照)。抽出した地表面点群データの中から、この抽出断面領域Eに含まれる点群データを抽出し、これをもって第1道路平面点群データとする。
このように生成された第1道路平面点群データは第1道路平面点群データ保存部41に保存される。
The ground surface point cloud data generation unit 25 generates ground surface point cloud data from the point cloud data stored in the point cloud
The general road plane point cloud
The first road plane point cloud data thus generated is stored in the first road plane point cloud
仮想道路平面点群データ生成部33は道路地図データのリンクデータの座標とMMS軌跡保存部23に保存されているMMS撮影装置の軌跡データを参照して、抽出断面領域E1を形成する(図2参照)。、地表面点群データ生成部25が生成した地表面点群データから、この抽出断面領域E1に含まれる点群データを抽出し、これをもって第2道路平面点群データとする。
このように生成された第2道路平面点群データは第2道路平面点群データ保存部43に保存される。
この例では、仮想的な道路の一側縁をMMS撮影装置の軌跡に基づいて自動的に定めているが、仮想的な道路の一側縁はオペレータが任意に定めることができる。なお、この一側縁は一般道路のほぼ中央にあることが好ましい。
上記において、道路地図データのリンクデータの座標とMMS軌跡保存部23に保存されているMMS撮影装置の軌跡データを参照して予め仮想的な道路を規定し、点群データベース11に保存されている点群データから、この仮想的な道路に対応する点群データを抽出し、抽出された点群データについて地表面点群データ生成部25と一般道路平面点群データ生成部31で実行した処理と同様な処理を実行することで、第2道路平面点群データを生成することもできる。
The virtual road plane point cloud
The second road plane point cloud data generated in this manner is stored in the second road plane point cloud
In this example, one side edge of the virtual road is automatically determined based on the trajectory of the MMS imaging device, but the operator can arbitrarily determine one side edge of the virtual road. It should be noted that this one side edge is preferably located substantially in the center of the general road.
In the above, a virtual road is defined in advance by referring to the coordinates of the link data of the road map data and the trajectory data of the MMS camera stored in the MMS
道路平面点群データ補正部50は、第1道路平面点群データ保存部41に保存されている第1道路平面点群データと、第2道路平面点群データ保存部43に保存されている第2道路平面点群データとを比較し、第1道路平面点群データにおいて欠落されているデータを第2道路平面点群データで補充する。
この例では、第1道路平面点群データが欠落した座標に第2道路平面点群データが存在したとき、後者のデータを前者のデータへ嵌め込むことにより、補充としている。
その他、第1道路平面点群データにおいてデータ欠落した座標の周囲の座標のデータも第2道路平面点群データで入れ替えることがきる。
このように、第1道路平面点群データに第2道路平面点群データを対応させることをこの明細書では補正と称する。
The road plane point cloud data correction unit 50 corrects the first road plane point cloud data stored in the first road plane point cloud
In this example, when the second road plane point cloud data exists at the coordinates where the first road plane point group data is missing, the former data is supplemented by inserting the latter data into the former data.
In addition, the data of the coordinates around the missing coordinates in the first road plane point cloud data can also be replaced with the second road plane point cloud data.
Corresponding the second road plane point cloud data to the first road plane point cloud data in this manner is referred to as correction in this specification.
次に、図3の道路平面点群データ補正装置1の動作について、図4~6のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップ1では、リンク指定部60が、オペレータが指定するか若しくは所定のルールに従って指定された道路のリンクデータ(座標y1~yt)に対応する点群データを点群データベース11から読み出して点群データ保存部21に保存する。同様に、リンク指定部60は、指定された道路のリンクデータに対応するMMS撮影装置の移動軌跡をMMS軌跡データベース13から読み出してMMS軌跡保存部23に保存する。
Next, the operation of the road plane point cloud data correction device 1 shown in FIG. 3 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
In step 1, the
ステップ2では地表面点群データが生成される。
MMS撮影装置の進行方向において同一座標y1に存在するすべての点群データ(道路面のものも非道路面のものも含まれる)について、その抽出中心を(y1、xn)としたとき、抽出中心から横断方向へ所定の一次抽出幅±A(例えば1.0m)内に存在するもの(一次抽出点群データ)を抽出する。抽出中心(y1、xn)毎に抽出された一次抽出点群データの高さの中央値znを当該抽出中心(y1、xn)における基準高さznとする。この基準高さznは同一座標y1に存在するすべての点群データ(道路面のものも非道路面のものも含まれる)について特定される。
次に、抽出中心(y1、xn)ごとに特定された基準高さznを中心に所定の二次抽出高さ幅±B(例えば0.5m)を持たせ、当該座標(y1、xn、zn±B)に存在する点群データを抽出する。このようにして抽出された地表面点群データは図1に符号Pで示される。
In step 2, ground surface point cloud data is generated.
When the extraction center is (y1, xn) for all the point cloud data existing at the same coordinate y1 in the traveling direction of the MMS imaging device (including both road surface and non-road surface), the extraction center is points (primary extraction point cloud data) existing within a predetermined primary extraction width ±A (for example, 1.0 m) in the transverse direction. Let the median value zn of the heights of the primary extraction point cloud data extracted for each extraction center (y1, xn) be the reference height zn at the extraction center (y1, xn). This reference height zn is specified for all the point group data (both on the road surface and on the non-road surface) present at the same coordinate y1.
Next, a predetermined secondary extraction height width ±B (for example, 0.5 m) is given around the reference height zn specified for each extraction center (y1, xn), and the coordinates (y1, xn, zn ±B) to extract point cloud data. The ground surface point cloud data extracted in this manner is indicated by symbol P in FIG.
一般道路平面点群データ生成部31が、リンクデータの開始点である座標y1における道路平面点群データを生成する。この道路平面点群データは第1道路平面点群データとして第1道路平面点群データ保存部41に保存される。
より詳細には、ステップ33及びステップ35において、ステップ2で生成された地表面点群データの中から道路平面点群データを抽出する。
一般道路平面点群データ生成部31は道路地図データ保存部70に保存されている道路地図データのリンクデータの座標と道路幅データを参照して抽出断面領域Eを形成する(図1参照)。なお、抽出断面領域Eの高さ(縦軸方向の長さ)は二次抽出高さ幅2Bであり、その幅(横軸方向の長さ)は道路幅データから特定される(ステップ33)。
その後、ステップ35において、地表面点群データにおいて抽出断面領域Eに含まれるものを抽出する。
このようにして抽出された点群データに基づき、従来の道路平面点群データは生成されていた。
The general road plane point cloud
More specifically, in
The general road plane point
After that, in step 35, the ground surface point cloud data included in the extracted cross-sectional area E are extracted.
Conventional road plane point cloud data is generated based on the point cloud data thus extracted.
ステップ5では、仮想道路平面点群データ生成部31が、リンクデータの開始点である座標y1における仮想道路平面点群データを生成する。このデータは、設定された仮想道路に対して既存のアルゴリズム(ステップ3で利用したものと同じ)を実行させることにより得られる。
この仮想道路平面点群データは第2道路平面点群データとして第2道路平面点群データ保存部43に保存される。
ステップ5の詳細を図6に示す。なお、ステップ2で抽出された地表面点群データは図2に符号Pで示される。
In step 5, the virtual road plane point cloud
This virtual road plane point cloud data is stored in the second road plane point cloud
Details of step 5 are shown in FIG. The ground surface point cloud data extracted in step 2 is indicated by symbol P in FIG.
ステップ53及びステップ55において、地表面点群データの中から仮想平面点群データを抽出する。
より詳しくは、仮想道路平面点群データ生成部33は道路地図データ保存部70に保存されている道路地図データと、MMS軌跡保存部23に保存されているMMS撮影装置の軌跡データを参照して断面抽出領域E1を形成する(図2参照)。なお、断面抽出領域E1の高さ(縦軸方向の長さ)は二次抽出高さ幅2Bであり、その幅(横軸方向の長さ)は道路地図データの道路幅データとMMS撮影装置の軌跡とから特定される(ステップ53)。換言すれば、道路面の走行領域内にある仮想道路の一側縁はMMS撮影装置の軌跡により規定される。仮想道路の他側縁は、リンクの座標と道路幅データから特定される道路の側縁と一致させる。
その後、ステップ55において、地表面点群データにおいて抽出断面領域E1に含まれるものを抽出する。抽出された点群データは第2道路平面点群データとして第2道路平面点群データ保存部43に保存される。
In
More specifically, the virtual road plane point cloud
After that, in
上記において、道路地図データ保存部70に保存されている道路地図データと、MMS軌跡保存部23に保存されているMMS撮影装置の軌跡データを参照して仮想的な道路を予め設定する。この仮想的な道路を一般的な道路とみなして、当該仮想的な道路に対応する表面点群データを点群データベース11から読み出し、ステップ3と同様な処理を実行することにより、第2道路平面点群データを得ることもできる。
In the above, the road map data stored in the road map
ステップ7では、道路平面点群データ補正部50が、第1道路平面点群データ保存部41に保存されている第1道路平面点群データと第2道路平面点群データ保存部43に保存されている第2道路平面点群データとを比較して、前者において欠落したデータを後者のデータで補充する。
かかる操作をリンクデータの座標ytまで繰り返す(ステップ9,10)
点群データの補正は、座標y1~ytについて、ステップ3及びステップ5を実行した後に行ってもよい。
図2の断面抽出領域E2についても上記と同様の処理を行うことができる。
In step 7, the road plane point cloud data correction unit 50 stores the first road plane point cloud data stored in the first road plane point cloud
This operation is repeated up to the coordinate yt of the link data (
Correction of the point cloud data may be performed after executing steps 3 and 5 for the coordinates y1 to yt.
The same processing as described above can be performed for the cross-section extraction region E2 in FIG.
図7に補正装置1のハード構成を示す。
演算部300はCPU301、ROM303及びRAM305を備え、システム全体の制御をつかさどる。それとともに、地表面点群データ生成部25、道路平面点群データ生成部30、道路平面点群データ補正部50及びリンク指定部60として機能する。ROM303は、演算部300を制御する制御プログラム等が格納された不揮発性メモリである。RAM305は、キーボード等の入力装置330を介して利用者により予め設定された各種設定値を読み出し可能に格納したり、CPU301に対してワーキングエリアを提供したりする。演算部300を制御する制御プログラムはROM303に限らずRAM305や第1、第2記憶装置340及び350に格納されていてもよい。出力装置320を介して各種の相関データをナビゲーション装置へ送出される。入力装置330を介して車両走行データを取得する条件などが入力される。
FIG. 7 shows the hardware configuration of the correction device 1. As shown in FIG.
A computing unit 300 includes a
第1記憶装置340はデータ保存部20及び道路平面点群データ保存部40として機能する。
第2記憶装置350はデータベース部10や道路地図データ保存部70として機能させることもできるが、これらのデータの保存は外部サーバに担わせることもできる。
第1、第2記憶装置はハードメモリやフラッシュメモリなど、サーバシステムのメモリ装置の一部の領域を利用することが好ましい。
The first storage device 340 functions as the
The second storage device 350 can function as the
Preferably, the first and second storage devices use a partial area of the memory device of the server system, such as hard memory or flash memory.
一時的に保存されるデータ(道路平面点群データ生成部が生成する地表面点群データ等)用保存部としての、いわゆるバッファメモリには、演算部のRAMの一部領域を利用できる。
コンピュータを構成する各装置はシステムバス370で連結されている。
A partial area of the RAM of the calculation unit can be used as a so-called buffer memory as a storage unit for temporarily stored data (ground surface point cloud data generated by the road plane point cloud data generation unit, etc.).
Each device constituting the computer is connected by a system bus 370 .
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。 The present invention is by no means limited to the description of the above embodiments and examples of the invention. Various modifications are also included in the present invention within the scope of those skilled in the art without departing from the description of the claims.
1 道路平面点群データの補正装置
10 データベース部
20 データ保存部
25 地表面点群データ生成部
30 道路平面点群データ生成部
40 道路平面点群データ保存部
50 道路平面点群データ補正部
P 地表面点群データ
E、E1、E2 抽出断面領域
1 road plane point cloud
P Ground surface point cloud data E, E1, E2 Extracted cross-sectional area
Claims (5)
前記点群データから前記道路に対応する地表面点群データを抽出するステップと、
道路地図データの道路情報を参照して、前記地表点群データを所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから車両が走行する道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第1道路平面点群データを得るステップと、
前記道路地図データの道路情報と仮想的な道路の一側縁を規定する情報を参照して、前記地表面点群データ所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから仮想的な道路の道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第2道路平面点群データを得るステップと、
前記第2道路平面点群データで前記第1道路平面点群データを補正する補正ステップと、
を備えてなる道路平面点群データの補正方法。 obtaining point cloud data corresponding to the specified road;
extracting ground surface point cloud data corresponding to the road from the point cloud data;
The road information of the road map data is referred to, the ground surface point cloud data is processed by a predetermined algorithm, the road surface on which the vehicle travels is corresponded from the ground surface point cloud data, and the road surface is normalized to a plane. obtaining first road plane point cloud data;
With reference to the road information of the road map data and the information defining one side edge of the virtual road, the ground surface point cloud data is processed by a predetermined algorithm to obtain a virtual road from the ground surface point cloud data. a step of obtaining second road plane point cloud data corresponding to the road surface of and normalized to a plane;
a correction step of correcting the first road plane point cloud data with the second road plane point cloud data;
A method for correcting road plane point cloud data.
前記点群データから前記道路に対応する地表面点群データを生成する地表面点群データ生成部と、
道路地図データの道路情報を参照して、前記地表点群データを所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから車両が走行する道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第1道路平面点群データを得る一般道路平面点群データ生成部と、
前記道路地図データの道路情報と仮想的な道路の一側縁を規定する情報を参照して、前記地表面点群データ所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから仮想的な道路の道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第2道路平面点群データを得る仮想道路平面点群データ生成部と、
前記第2道路平面点群データで前記第1道路平面点群データを補正する道路平面点群データ補正部と、
を備えてなる道路平面点群データの補正装置。 a point cloud data acquisition unit for acquiring point cloud data corresponding to a specified road;
a ground surface point cloud data generation unit that generates ground surface point cloud data corresponding to the road from the point cloud data;
The road information of the road map data is referred to, the ground surface point cloud data is processed by a predetermined algorithm, the road surface on which the vehicle travels is corresponded from the ground surface point cloud data, and the road surface is normalized to a plane. a general road plane point cloud data generator for obtaining the first road plane point cloud data;
With reference to the road information of the road map data and the information defining one side edge of the virtual road, the ground surface point cloud data is processed by a predetermined algorithm to obtain a virtual road from the ground surface point cloud data. a virtual road plane point cloud data generation unit that obtains second road plane point cloud data corresponding to the road surface of and normalized to a plane;
a road plane point cloud data correction unit that corrects the first road plane point cloud data with the second road plane point cloud data;
A correction device for road plane point cloud data.
前記点群データ取得装置に、指定した道路に対応する点群データを取得させ、
前記地表面点群データ生成部に、前記点群データから前記道路に対応する地表面点群データを生成させ、
前記一般道路平面点群データ生成部に、道路地図データの道路情報を参照して、前記地表点群データを所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから車両が走行する道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第1道路平面点群データを得させ、
前記仮想道路平面点群データ生成部に、前記道路地図データの道路情報と仮想的な道路の一側縁を規定する情報を参照して、前記地表面点群データ所定のアルゴリズムで処理して、前記地表面点群データから仮想的な道路の道路面に対応し、かつこれを平面に正規化した第2道路平面点群データを得させ、
前記道路平面点群データ補正部に、前記第2道路平面点群データで前記第1道路平面点群データを補正させる、コンピュータプログラム。 Correction of road plane point cloud data comprising a point cloud data acquisition device, a ground surface point cloud data generation unit, a general road plane point cloud data generation unit, a virtual road plane point cloud data generation unit, and a road plane point cloud data correction unit A computer program applied to a computer device constituting a device,
causing the point cloud data acquisition device to acquire point cloud data corresponding to the specified road;
causing the ground surface point cloud data generation unit to generate ground surface point cloud data corresponding to the road from the point cloud data;
The general road plane point cloud data generation unit refers to the road information of the road map data, processes the ground surface point cloud data with a predetermined algorithm, and converts the ground surface point cloud data into the road surface on which the vehicle travels. obtaining the first road plane point cloud data corresponding to and normalized to the plane;
The virtual road plane point cloud data generation unit refers to the road information of the road map data and the information defining one side edge of the virtual road, and processes the ground surface point cloud data with a predetermined algorithm, obtaining second road plane point cloud data corresponding to the road surface of a virtual road and normalized to a plane from the ground surface point cloud data;
A computer program for causing the road plane point cloud data correction unit to correct the first road plane point cloud data with the second road plane point cloud data.
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