JP3372910B2 - ポリゴン道路網データ作成装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、コンピュータが扱
える形での電子地図データで道路部分が道路として識別
されていない場合に、人間の介入を最小とする形で、道
路部分をポリゴン（多角形）化し、道路ネットワークデ
ータを作成するための方法に関するものである。

【従来の技術】主な電子地図には、縮尺１／２５０００
の国土地理院の国土基本図をベースにし、カーナビゲー
ション、パソコン地図等に使われている道路地図、縮尺
１／２５００の地方自治体の都市計画基本図をベースと
し、これを縮尺１／１５００サイズに拡大表示した住宅
地図、あるいは縮尺１／１００００程度の市街図等が代
表的なものである。このうち縮尺１／２５０００の道路
地図においては、道路幅は、実寸の縮尺とは異なる何段
階かの「二条線」で表現されており、縮尺１／１０００
０〜１／２５００地図では、実寸の縮尺となっている。
特に、縮尺１／２５００の住宅地図では、「建物」を主
体に表現しているため、「道路」は「その他」の分類と
なり、道路が道路として認識された形でデータベース化
がなされていない場合が多い。しかしながら、最近で
は、カーナビゲーションにおいても、目的地付近の詳細
地図が必要になってきており、また福祉・介護などの場
合等、詳細地図を用いた道順案内、いわばウオーク・ナ
ビゲーションが求められるようになってきている。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縮尺１
／２５００レベルの住宅地図データベースには、「道
路」という明示的な種別はなく、今後の利用範囲の拡大
を考えると、住宅地図データからの道路認識、道路ネッ
トワークデータの作成が大きな課題となっている。

【０００３】住宅地図データからの道路認識について
は、従来から種々の方法でアプローチがされてきたが、
未だ実用レベルまでの道路抽出・認識精度を有する方法
は確立していない。従来のアプローチの主要な方法は
「道路は平行な線分対から構成されている」ことをベー
スとし、それゆえまず平行な線分対を検出し、それらを
種々の条件のもとで連結して道路領域とする。しかしこ
の方法では、交差点領域は、平行線分対の断点領域とし
てしか検出されないから、実際の交差点の形状を精度良
く表現することができない。また、必ずしも平行条件を
満たさない実際の道路や、交差点と道路の接続部などの
形状も精度良く表現することができない。

【０００４】従って、本発明の目的は、線分集合からな
る電子地図データが与えられた時、人間の介入を最小に
した形で、交差点の形状をポリゴン（多角形）として決
定すること、交差点と交差点の間の道路要素部分の形状
をポリゴン化すること、さらに、交差点と道路要素の関
係をネットワークとして記述することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点に従
うポリゴン道路網作成方法によれば、まず、線分地図デ
ータ上で道路内に存在する一点を、視点として、初期的
に指定し、その視点から見える第１の可視線分群を検出
し、それら第１の可視線分群を用いて道路の一部分を意
味するポリゴンを作成する。その後、既に作成されたポ
リゴンから一つの出発ポリゴンを選択し、この出発ポリ
ゴンがもつ複数の辺の中から、他の道路部分の入り口に
相当する辺をリンク辺として抽出し、それらリンク辺か
ら一つの出発リンク辺を選択し、その出発リンク上の端
点以外の点から出発ポリゴンの外側に見える第２の可視
線分群を検出する。そして、それら第２の可視線分群を
用いて、出発ポリゴンに連続する他の道路部分を意味す
る少なくとも１個の新しいポリゴンを作成する。その
後、出発リンク辺を新たに選択して、新しいポリゴンを
作成するという処理を繰り返すことで、最初に作成した
ポリゴンから連続する多数のポリゴンを次々に作成する
ことができ、それによりポリゴン道路網データが作り上
げられる。

【０００６】この方法によれば、道路内に初期的に指定
した視点を出発点として、道路内で視点を次々に新しい
場所に移しつつ、各視点からの可視線分をピックアップ
していくので、地図上の建物や道路など様々なオブジェ
クトを示す線分の中から、道路の輪郭を構成する線分を
選択的に抽出することができ、それら抽出した線分を用
いて、道路の形状を表したポリゴンを作成することがで
きる。道路が平行でなくても、交差点が複雑な形状であ
っても、それらの形状を忠実に表現したポリゴンが作成
できる。そして、道路のある部分のポリゴンが作成され
ると、次に、そのポリゴンを出発点として、それに繋が
る別の道路部分のポリゴンが作成されるというように、
芋づる式に連続する道路部分のポリゴンが作成されてい
って、ポリゴン道路網データが作成される。

【０００７】本発明の第２の観点に従うポリゴン道路網
作成方法によれば、まず、線分地図データ上で道路内に
存在する一点を、視点として、初期的に指定し、その記
視点から見える第１の可視線分群を検出し、検出した第
１の可視線分群を用いて一つの交差点を意味するノード
ポリゴンを作成する。その後、既に作成されたノードポ
リゴンの中から一つの出発ノードポリゴンを選択し、こ
の出発ノードポリゴンがもつ複数の辺の中から、他の道
路部分の入り口に相当する辺をリンク辺として抽出し、
それらリンク辺から一つの出発リンク辺を選択し、その
出発リンク辺上の端点を除く点から出発ポリゴンの外側
に見える第２の可視線分群を検出する。そして、それら
第２の可視線分群に基づいて、出発ノードポリゴンに隣
接する一つの交差点を意味する新たなノードポリゴンを
作成し、この新たなノードポリゴンを終着ノードポリゴ
ンとする。さらに、上記第２の可視線分群に基づいて、
出発ノードポリゴンと終着ノードポリゴンとを繋ぐ道路
要素を意味するリンクポリゴンを作成する。上記の第２
の可視線分群の検出と終着ノードポリゴンの作成とリン
クポリゴンの作成とを繰返し行うことにより、連続する
多数のノードポリゴンとリンクポリゴンを次々に作成す
ることができ、それにより、ポリゴン道路網データが作
り上げられる。

【０００８】この方法によれば、道路内の交差点の形状
を忠実に表したノードポリゴンと、交差点間を結ぶ道路
要素の形状を忠実に表したリンクポリゴンとから構成さ
れるポリゴン道路網データを作成することができる。

【０００９】好適な実施形態は、更に、各ノードポリゴ
ン内にノード点を設定し、また、隣り合うノード点の各
対を繋ぐように各リンクポリゴン内を通るリンク線分を
設定する。それにより、ポリゴン道路網データに加え
て、多数のノード点とリンク線分からなる点と線の道路
網データも一緒に作り上げることができる。

【００１０】好適な実施形態では、ノードポリゴンを作
成する際、上記視点からより近い端点ほど始点からより
遠くに配置されるようにして、第１の可視線分群のもつ
端点群を写像し、次に、写像された端点群の凸閉包を作
成し、次に、写像された端点群を元の配置に戻すように
して、凸閉包を逆写像する。そして、逆写像された凸閉
包に対応する多角形を、ノードポリゴンとする。これに
より、ノードポリゴンは、交差点から延びる道路要素に
まで余計にはみ出した部分の少ない、交差点の形状を的
確に表した形状になる。

【００１１】好適な実施形態では、終着ノードポリゴン
を作成する際、まず、第２の可視線分群に基づいて、出
発ノードポリゴンに隣接する交差点内に在る可能性をも
つ一点を検出し、この検出した一点を新たな視点として
指定する。そして、この新たな視点について、最初のノ
ードポリゴンを作成したときと同様の手順で終着ノード
ポリゴンを作成する。これにより、最初に道路内に指定
された一点を出発点として、近くの交差点の場所が次々
と検出されていって、各交差点の場所にノードポリゴン
が作成されていく。理想的には、最初の指定点に繋がる
道路内に存在する全ての交差点が検出され、それら交差
点の全てにノードポリゴンが作成されるので、最初の一
点を指定するだけで、その指定点に繋がる道路を全部カ
バーするポリゴン道路網が自動的に作られる。

【００１２】好適な実施形態では、上記新たな視点を指
定する方法として、第２の可視線分群を右側線分列と左
側線分列に分け、右側線分列と左側線分列のうちの一方
の側の線分列から、出発リンク辺に最も近い脇道入り口
に相当する一つの隙間を検出し、この隙間と他方の側の
線分列との間に一点を選び、その一点を新たな視点とし
て指定する。この方法により、出発ノードポリゴンに隣
接する交差点内に的確に新たな視点を設定することがで
きる。

【００１３】また、上記の方法で新たな視点を指定しよ
うとしたところ、右側線分列と左側線分列のいずれから
も脇道入り口に相当する隙間が検出できない場合には、
所定範囲内で右側線分列の出発リンク辺から最も遠い端
点と左側線分列の出発リンク辺から最も遠い端点との間
の隙間を検出して、この隙間の近傍に新たな視点として
指定する。これにより、出発ノードポリゴンに接続する
道路要素が、交差点をもつことなく長く延びている場合
でも、その道路要素の途中に仮想的なニ叉路交差点を表
すダミーノードポリゴンを形成することができ、そし
て、このダミーノードポリゴンを新たな出発点として、
更に遠方に延長するようにポリゴン道路網データを作成
していくことができる。

【００１４】本発明の他の特徴は、以下の実施形態の説
明の中で具体的に説明する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、典型的には、プ
ログラムされたコンピュータを用いて実施することがで
きるが、勿論、その処理の少なくとも一部を専用ハード
ウェア回路により実施することも可能である。

【００１６】以下、本発明の一実施形態を説明する。こ
の実施形態は、Ｃ言語でソースコードが記述された汎用
コンピュータ用のコンピュータプログラムとしてインプ
レメントされている。汎用コンピュータ自体の構造は、
当業者に周知であるから特に説明しない。Ｃ言語も当業
者に周知であるから、Ｃ言語の記述を流用した説明が幾
つかあるが、それは当業者にとりより具体的な理解を与
えるはずである。

【００１７】１． 概略的な処理手順 まず最初に、本実施形態において、コンピュータが地図
の線分集合データから道路を認識し、道路をポリゴン化
し、そして道路ネットワークを作成する処理（以下、道
路網認識処理という）の概略的な手順を以下の（１）〜
（５）に示す。

【００１８】（１） 線分集合から、どこが道路かをコ
ンピュータに１００％確実に認識させることは難しいの
で、線分集合データをディスプレイ画面に表示し、人間
（オペレータ）のパターン認識能力を活かして、「ここ
は確実に道路内の１点である」という点をマウスなどで
人間に指定してもらう。

【００１９】（２） （１）で指定した点の近傍の領域
を「道路内の領域」であると見做し、この領域に連結す
る領域を道路候補として検出する。ここで、「道路」
は、「交差点」と、交差点同士を結ぶ「道路要素」の２
種類の要素から構成される。

【００２０】（３） （２）の処理の具体的な手順は次
の通りである。ます、指定点が或る交差点内に存在する
ものと暫定して、その交差点の領域を示す凸多角形（凸
閉包）を決定する。このとき、その指定点が本当に交差
点内に在れば、その交差点の凸多角形（以下、「ノード
ポリゴン」という）が決定され、また、指定点が交差点
内ではなく、交差点間を結ぶ道路要素内に在る場合に
は、その指定点を内包する最小道路幅の矩形領域が「２
叉路仮想交差点」として決定される。次に、こうして決
定された交差点多角形から道路要素に対応する辺を抽出
し、その抽出した辺からその道路要素を構成する線分を
順次に追跡して、一番近い交差点を検出しノードポリゴ
ンとして登録する。また、両交差点間の道路要素を抽出
し、道路要素多角形（以下、「リンクポリゴン」とい
う）として登録する。次に、検出したノードポリゴンか
ら、同様な方法でその先のノードポリゴン及びリンクポ
リゴンを順に検出する、という「芋づる方式」で道路網
認識処理を進める。

【００２１】（４） 道路網認識処理が理想的に行われ
れば、最初の指定点につながっている道路はすべて検出
できるはずであるが、検出できない時は、人間が介入し
てまた未検出領域部分の「確実に道路内である１点」を
追加指定すれば、検出が続行される。

【００２２】（５） 検出されたノードポリゴンの重心
をノード、またリンクポリゴンの中心線をリンクと見做
すことにより、道路網認識処理が終了した時点で、基本
的な道路ネットワークデータも自ずと作成されている。
かくして、最少の人間の介入で線分データ集合からの道
路の検出とポリゴン化及び道路ネットワーク作成が達成
できる。

【００２３】２． 入力データ：線分地図データ 本実施形態は、次のような線分地図データを入力する。

【００２４】（１） 座標系は、左下方に原点を有
し、右方へｘ正軸が延び、上方へｙ正軸が延びる数学的
な平面直交座標系である。１枚の地図の範囲のフェレ座
標（＝左下隅座標、右上隅座標）を（XS,YS）、(XE,YE)
とする。XSは処理対象範囲の最小ｘ座標、ＹＳは最小ｙ
座標、ＸＥは最大ｘ座標、ＹＥは最大ｙ座標である。

【００２５】（２） 図１に線分地図データの例を示
す。図１に示すように、線分地図データは、線分数を示
すデータ１と、各線分の始点と終点の座標対データ３と
を含んでいる。各線分がポリゴン又はポリラインである
必要はない。

【００２６】３． 出力データ：ポリゴン道路網データ 本実施形態は、上記の線分地図データに対して道路網認
識処理を行うことにより、次のポリゴン道路網データを
作成する。

【００２７】（１） 図２は、ポリゴン道路網データが
表すポリゴン道路網のイメージ例を示す。図２に示すよ
うに、ポリゴン道路網データは、交差点を表すノードポ
リゴン５、５、…の集合と、交差点間の道路要素を表す
リンクポリゴン７、７、…の集合から構成される。

【００２８】（２） 交差点を表すノードポリゴン５と
は、その交差点の内部（できるだけ中心近傍）に１点を
指定した時、その指定点を中心をもつ規定半径（例えば
最大道路幅の２倍程度以下）の円の領域内に端点を有す
るか又はその円領域を通過する線分の垂線の足の点から
構成された端点集合のうち、上記指定点のみを真の内部
点として含む「内部凸閉包」である、と定義される。こ
こで、「内部凸閉包」とは、この明細書に特有の用語で
あって、簡単に言えば、上記指定点の近傍の端点から構
成される最小の凸閉包を意味する。ここで、「凸閉包」
とは、その内部又は辺上の任意の２点間を結ぶ線分が必
ずその多角形内の領域に完全に含まれるような多角形、
簡単に言えば、全て頂点が外方へ出ている（つまり、凹
んでいる頂点をもたない）ような凸多角形を指す。

【００２９】（３） 図３は、ノードポリゴンの種類を
示している。図示のように、ノードポリゴン５は、次の
４タイプに分類することができる（ｄｃはタイプコー
ド）。

【００３０】ｄｃ＝０： 図３（ａ）に示すように、地
図１３の枠（データ境界線）１５を通過する道路１７ａ
のデータ境界線１５と接した個所に設定されるダミー２
叉路交差点５ａ。

【００３１】ｄｃ＝１： 図３（ｂ）に示すように、広
場などの開放地域に繋がる道路１７ｂ又は袋小路１７ｂ
の端部を表すダミー２叉路交差点５ｂ。

【００３２】ｄｃ＝２： 図３（ｃ）に示すように、曲
線道路１７ｃの途中の部分に認識処理上設定されるダミ
ー２叉路交差点５ｃ。

【００３３】ｄｃ≧３： 図４（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うに、通常の三叉路以上の交差点５ｄ〜５ｇ。

【００３４】なお、図３に示した２叉路交差点５ａ〜５
ｃは、道路長さ方向の交差点長さが道路最小幅WMINに等
しい矩形ポリゴンで表現される。

【００３５】（４） ノードポリゴン５は、次の情報
を持つ。

【００３６】 ［ノードポリゴン］ int Node; /*現在までに登録されたノードポリゴンの数* / struct NODE{ int sts; /* ワーク変数*/ int dc; /* ノードポリゴンのタイプコード*/ int x; /* ノードポリゴン重心のｘ座標 */ int y; /* 同上 ｙ座標 */ int z; /* 同上 ｚ座標（予備） */ int np; /* ノードポリゴンの頂点数 */ int xp[NDPSIZE]; /* ノードポリゴン頂点のｘ座標列*/ int yp[NDPSIZE]; /* 同上 ｙ座標列 */ int nl; /* リンク辺（道路要素への入り口辺）の数 */ int link[NDLSIZE]; /* このリンク辺に接続するリンクポリゴンの識 別番号*/ int node[NDLSIZE]; /* このリンク辺に接続する先端のノードポリゴン 番号 */ int lpvs[NDLSIZE]; /* リンク辺始点のノードポリゴン頂点番号*/ int lpve[NDLSIZE]; /* リンク辺終点のノードポリゴン頂点番号 */ int ptr; /* 予備：外部関連情報とのリンクポインター*/ } nodef[NODESIZE]; /* ノードポリゴンデータファイル名 */ ここで、 NDPSISEは、ノードポリゴンの最大端点数、 NDLSIZEは、ノードポリゴンの最大リンク辺数（１つの交差点から出ている道 路の最大本数）、 NODESIZEは、ノードポリゴンデータの最大予定数である。

【００３７】（５） リンクポリゴン７は、隣り合う
交差点間の道路要素（リンク）を表現する。リンクポリ
ゴン７の両端は、対応するノードポリゴン５と関係づけ
られており、次の情報をもつ。

【００３８】 ［リンクポリゴン］ int Nlink; /* 現在までに登録されたリンクポリゴンの 数*/ struct LINK{ int sts; /* ワーク変数*/ int dc; /* リンクポリゴンのタイプコード */ int xF[2]; /* このリンクポリゴン存在矩形の最小・最大ｘ座 標*/ int yF[2]; /* 同上 最小・最大ｙ座標 */ int node[2]; /* リンクポリゴン両端のノードポリゴン番号 */ int prev[2]; /* 両端で接続する角度順で１つ前のリンクポリゴ ン番号*/ int next[2]; /* 同上 １つ後のリンクポリゴン番号*/ int len; /* リンクポリゴン中心線の長さ*/ int w; /* リンクポリゴン内幅の最小値*/ int dir; /* 有向・無方向コード dir=0,1,2,3*/ int nc; /* 中心点列の頂点の数 */ int xc[NLCSIZE]; /* 中心点列のｘ座標列 */ int yc[NLCSIZE]; /* 中心点列のｙ座標列 */ int wc[NLCSIZE]; /* 中心点列地点の（道路）半幅 */ int np; /* リンクポリゴンの頂点数*/ int xp[NLPSIZE]; /* リンクポリゴン頂点のｘ座標列 */ int yp[NLPSIZE]; /* 同上 ｙ座標列*/ int zp[NLPSIZE]; /* 同上 ｚ座標列（予備） */ int vsp[2]; /* リンク辺に対応するリンクポリゴン始点頂点 番号 */ int vep[2]; /* 同上 終点番号 */ int parm[4]; /* 予備：パラメータ格納エリア */ int ptr; /* 予備：外部情報とのリンクポインタ */ } linkdf[LINKSIZE]; /* リンクポリゴンデータファイル名*/ ここで、 NCLSIZEは、１つのリンクポリゴンの中心線の最大端点数、 NLPSIZEは、１つのリンクポリゴンの最大端点数、 LINKSIZEは、リンクポリゴンの最大予定数である。

【００３９】（６） ノードポリゴン５の集合とリンク
ポリゴン７の集合が道路ネットワークを表現している。
すなわち、任意のノードポリゴン５は、そのノードポリ
ゴン５に接続するリンクポリゴン７の数と、これらのリ
ンクポリゴン７の識別番号の情報を有しており、また、
任意のリンクポリゴン７にはその両端のノードポリゴン
５の識別番号が付与されている。従って、ノードポリゴ
ン５とリンクポリゴン７の連結関係は、グラフ理論にお
けるノードとリンクの関係を現しており、「道路ネット
ワーク」を表現しているということができる。このよう
にポリゴン化されたノードとリンクからなる道路ネット
ワークだけでなく、図２に示すように、ノードポリゴン
５の重心９とリンクポリゴン７の中心点列１１の情報の
みを用いて、「点」のノードと「線」のリンクを用いた
従来型の道路ネットワークも得られる。

【００４０】（７） 本実施形態では、交差点間のリン
クは、方向（いずれの交差点へ向うかを示す情報）を持
たない無方向リンクであるが、これを次のようにして有
向リンクに拡張することもできる。すなわち、順と逆の
方向を定義し、１つの無方向リンクを順方向リンク、逆
方向リンクに分割し、リンクポリゴンを例えばその中心
線分で、順方向リンクポリゴンと逆方向リンクポリゴン
に分割する。

【００４１】（８） 複数枚の地図データの統合が必要
な場合には、図３（ａ）に示したようなデータ境界の仮
想的ノードポリゴン５ａをインターフェイスとして、隣
り合う地図データ同士の統合を行うことが可能である。
また、１枚の広域の地図データを複数の狭域の地図デー
タに分割して、狭域地図データ間の境界を通る道路のデ
ータ境界に仮想的なノードポリゴン５ａを設定すること
により、連結情報を有した形での分割が可能である。

【００４２】４． 道路網認識処理の詳細手順 図５は、道路網認識処理のフローチャートである。道路
網認識処理は、次のステップから構成される。

【００４３】４．１ ステップＳ１：線分地図データの
読み込み。

【００４４】４．２ ステップＳ２：道路内一点の指
定。

【００４５】４．３ ステップＳ３：初期ノードポリゴ
ンの検出。

【００４６】４．４ ステップＳ４、Ｓ６：処理制御。

【００４７】４．５ ステップＳ５：終了処理。

【００４８】４．６ ステップＳ７：リンクポリゴンの
検出。

【００４９】４．７ ステップＳ８：登録済みチェッ
ク。

【００５０】４．８ ステップＳ９〜Ｓ１２：ノードポ
リゴン、リンクポリゴンの登録。

【００５１】４．９ ループへ戻る。

【００５２】これらのステップの具体的処理内容を以下
に説明する。

【００５３】４．１ ステップＳ１：線分地図データの
読み込み。 まず、図１に示したような線分地図データを読み込み、
それに基づき地図イメージを描いてディスプレイ画面に
表示する。前述したように、線分地図データには次の情
報が含まれている。 Ｎｖｅｃ： 線分データ数 （xs(I),ys(I),xe(I),ye(I)） I=0,1,…,Nvec-1： 各
線分の始終点座標対データ ここで、（ｘｓ、ｙｓ）は、線分の始点座標、（ｘｅ，
ｙｅ）は終点座標である。

【００５４】（１） 線分の始終点座標は、本実施形態
では直交座標系の位置座標を表す整数データである。し
かし、これは本質的な条件ではなく、実数データを用い
ても良い。計算幾何学の計算に用いる場合には、殆ど全
て実数値にして用いる。

【００５５】（２） 線分データの読み込み時に、線
分データ端点のｘ、ｙ座標の最小値、最大値を計算して
おくものとする。これらを、 ＸＳ： ｘ最小値、 ＹＳ： ｙ最小値、 ＸＥ： ｘ最大値、 ＹＥ： ｙ最大値、 とする。従って、最小座標値（ＸＳ，ＹＳ）から最大座
標値（ＸＥ，ＹＥ）までの地図範囲が処理対象範囲であ
る。これらの値は、境界にかかる交差点又は道路の判
定、及び表示の制御に用いる。

【００５６】４．２ ステップＳ２：道路内一点の指
定。 本実施形態には、単なる線分集合の地図データから、ど
の部分が道路であるか、あるいは建物であるかをコンピ
ュータが自動認識する機能は組み込んでいない。その代
替として、線分地図データを画面上に表示して、人間の
オペレータが「確実に「道路内の１点」と認識した点」
をポインティング・デバイス等で指定する。すなわち、
人間の認識機能を用いて初期値を作成する。図６は、画
面に表示された地図２１上でオペレータが「道路内の１
点」２３を指定した例を示している。コンピュータは、
「オペレータが指定した１点の座標（ｘｖ、ｙｖ）が、
確実に道路内に存在する。」という前提で以下の処理を
進める。もし、指定点が道路内に存在しなければ、以下
の処理は直に止まるであろう。

【００５７】４．３ ステップＳ３：初期ノードポリゴ
ンの検出。 オペレータから指定された１点をベースとして、その指
定点が一応交差点内に在ると仮定して、その指定点を含
む交差点ポリゴンを検出する。この時、指定された点が
実際に、上記仮定通り交差点内に在るのか、上記仮定と
違って交差点ではない道路要素内に在るのかにより、異
なったノードポリゴンが形成される。ノードポリゴンの
検出手順は次の（１）〜（８）の通りである。

【００５８】（１） 図６に示すように、指定点２３
を中心として、ｘ方向にＷＭＡＸ（最大道路幅）の２倍
の幅と、ｙ方向にＷＭＡＸの２倍の長さをもった矩形探
索領域２５を定義する。そして矩形探索領域２５内に少
なくとも１つの端点を有するか又は矩形探索領域２５を
通過する線分（要するに、矩形探索領域２５に少なくと
も一部分が存在する線分）をリストアップする。図６の
例の場合、例えば図７に示すように線分２７、２７、…
がリストアップされる。以下の処理では、リストアップ
された線分２７、２７、…のうち、探索領域２５の外側
に出た部分を有するものについては、その線分と探索領
域２５の外枠との交点に新たな端点（図７では２重円で
示す）２９、２９、…を設けて、その新たな端点２９、
２９、…より外側の部分は別の線分と見做す。それによ
り、以下の処理は、探索領域２５内に完全に存在する線
分だけに対して行われることになる。

【００５９】（２） 次に、（１）でリストアップさ
れた探索領域２５内の線分２７、２７、…の中から、指
定点２３を視点として、この視点２３をから一定の回転
方向（例えば反時計回りで）で回転しつつ全周方向を見
渡して、視点２３から少なくとも一部分が見える可視線
分（つまり、始点からその線分上のいずれかの点に向っ
て直線を、他の線分に触れることなく引くことができる
線分）のみを抽出し、これらの可視線分の端点座標を回
転方向の順番でワーク領域に登録する。図７の例の場
合、例えば図８に示すように、可視線分３１、３１、…
が抽出され、それら可視線分３１、３１、…の端点座標
を回転方向の順序で登録することにより、太線で示した
ような可視線分ポリゴン３３が定義されたことになる。

【００６０】（３） 更に、可視線分の各端点から、他
の可視線分へ垂線を下ろし、その垂線の足が、可視線分
上にあれば（つまり、可視線分の延長線上ではなく、可
視線分そのもの上にあれば）、その垂線の足の座標もワ
ーク領域に追加の端点として登録しておく。例えば、図
８に示すように、或る端点３５から他の可視線分へ垂線
を下ろすと、他の可視線分上に垂線の足３７と３９が得
られるので、その垂線の足３７、３９の座標もワーク領
域に追加登録しておく（他の端点から下ろした垂線の足
も同様）。このように、可視線分の元の端点に加えて、
上記の垂線の足も追加の端点として登録しておくと、次
の（４）の処理でノードポリゴンを作成したとき、ノー
ドポリゴンが過大なサイズ（つまり、交差点から更に道
路要素にまで張り出した不自然な形状）にならず、道路
要素は含まず交差点だけを上手く表した最小のサイズと
自然な形状のノードポリゴンが得られ易くなる。

【００６１】（４） これらのワーク領域に登録され
た端点の集合に対して、指定点（視点）２３を唯一の内
部点とする「内部凸閉包」を求める。ここで、「内部凸
閉包」とは、前述したように、この明細書に特有の用語
であって、簡単に言うと、指定点２３の近傍の端点から
構成される最小の凸閉包を意味する。ここで、「凸閉
包」とは、その内部又は辺上の任意の２点間を結ぶ線分
が必ずその多角形内の領域に完全に含まれるような多角
形、簡単に言えば、全て頂点が外方へ出ている（つま
り、凹んでいる頂点をもたない）ような凸多角形を指
す。

【００６２】指定点２３を唯一の内部点とする内部凸閉
包は、数学的には次のようにして求めることができる。

【００６３】４ａ） ワーク領域に登録された点の中か
ら、図８に例示するように、指定点２３に最も近い点４
１を見つけ、指定点２３からその最近点４１までの距離
ｒ０を求める。指定点２３を中心とし、指定点２３に最
も近い端点４１までの距離ｒ０を半径とした円を定義す
る。

【００６４】４ｂ） 指定点２３を中心とし、指定点
２３から最近点４１までの距離ｒ０を半径とした円を定
義する。そして、ワーク領域に登録された点の各々を、
指定点２３からの距離の逆数に応じて、その円の内部に
写像する。例えば、図９（ａ）に例示するように、ワー
ク領域に登録された点Ｐ０〜Ｐ１５のうち、点Ｐ０が最
近点で、その最近点Ｐ０と指定点２３との距離がｒ０だ
とする。各点Ｐｉ（ｉ＝０〜１５）を、それと指定点２
３との距離ｒｉの逆数に応じて写像すると、図９（ｂ）
に示すように、各点Ｐｉの写像点Ｐ’ｉは、指定点２３
から距離ｒ’ｉ＝Ｒ×ｒ０／ｒｉの位置に配置される
（Ｒは定数で、例えばｒ０である）。点Ｐｉが指定点２
３からより遠いほど、その写像点Ｐ’ｉは指定点２３に
より近くなる。これらの写像点Ｐ’ｉから、全ての写像
点Ｐ’ｉを内包する最小数の短点をもつポリゴンである
凸閉包５１を決定する。

【００６５】４ｃ） 次に、この凸閉包５１を、ｒｉ
＝Ｒ×ｒ０／ｒ’ｉの式で逆写像して図９（ｃ）に示す
ように元の座標に戻す。こうして凸閉包５１を逆写像し
て出来たポリゴン５３が、指定点２３を唯一の内部点と
する内部凸閉包、つまり、指定点２３を含むノードポリ
ゴン（以下、初期ノードポリゴンという）である。

【００６６】上記の４ａ）〜４ｃ）の処理は、直感的に
は、指定点２３の近傍の点から最小の凸多角形を選択す
る操作に近いものである。図８に示した例の場合、可視
線分ポリゴン３３の端点に対して上記の処理を行うこと
により、図１０に太線で示すように、交差点の形を的確
に表した初期ノードポリゴン６１が得られる。

【００６７】以上の初期ノードポリゴンを求める処理
は、本実施形態では関数GetNodePolygon(…)としてイン
プレメントされている。この関数GetNodePolygon(…)の
入出力データは次の通りである。

【００６８】［入力データ］ （ｘｖ、ｙｖ） ： 指定点（視点）の座標 ＷＭＩＮ ： 道路最小幅 ＷＭＡＸ ： 道路最大幅 [出力データ] ｒｅｓｐ： 応答コード ｒｅｓｐ＜０： ノードポリゴンは求められなかった
（負の値でエラー番号出力） ｒｅｓｐ≧０： ノードポリゴンが求まった ｎｐ ： ノードポリゴンがもつ端点数 ｅｌｉｓｔ［］：端点が属する線分番号 （ｘｐ「」、ｙｐ「」）：ノードポリゴンの端点座標列 （ｘＧ、ｙＧ） ： ノードポリゴンの重心座標 ｎｌｉｎｋ： ノードポリゴンのリンク辺の数（道路候
補入り口の数） （ｌｐｖｓ［］，ｌｐｖｅ［］）：リンク辺の端点番号
対 ｌｐｖｓ［ｉ］：リンク辺ｉの始点端点番号 ｌｐｖｅ［ｉ］：リンク辺ｉの終点端点番号 ただし、リンク辺（後述）は、道路幅最小値ＷＭＩＮ以
上で道路幅最大値ＷＭＡＸ＊１．１以下の長さをもつこ
とを条件とする。

【００６９】（５） 次に、図１０に例示するように、
初期ノードポリゴン６１の重心６３を計算する。次に、
この初期ノードポリゴン６１の辺６５ａ〜６５ｇを反時
計回りの順で着目し、着目した各辺６５ａ〜６５ｇの始
点を０、終点を１としたとき比率０．４〜０．６となる
範囲に（要するに、各辺の両端点近傍を除いた範囲
に）、各辺６５ａ〜６５ｇに垂直方向の適当幅（例えば
最小道路幅ＷＭＩＮの１倍〜２倍）をもった矩形領域６
７ａ〜６７ｇを設定し、各矩形領域６７ａ〜６７ｇ内に
実線分（つまり、地図データの線分）が有るか否かを調
べる。図１０の例の場合、図７と対比して分るように、
矩形領域６７ｂ、６７ｄ、６７ｆ及び６７ｇ内には実線
分が無く、矩形領域６７ａ、６７ｃ及び６７ｅ内には実
線分が有る。実線分が１つでも有る矩形領域に対応する
辺６５ａ、６５ｃ及び６５ｅは、その交差点（ノードポ
リゴン６１）に接続する道路要素の入り口部分ではない
と判断し、実線分が無い矩形領域に対応する辺６５ｂ、
６５ｄ、６５ｆ及び６５ｇは、その交差点（ノードポリ
ゴン６１）に接続する道路要素入り口の候補であると判
定する。ただし、実線分が無い矩形領域に対応する辺で
あっても、道路幅最小値ＷＭＩＮ以上で道路幅最大値Ｗ
ＭＡＸ＊１．１以下の長さをもつという条件を満たさな
い辺は、道路要素入り口の候補から外す。この判定で見
つかった道路要素入り口候補の辺６５ｂ、６５ｄ、６５
ｆ及び６５ｇを、本明細書では「リンク辺」と呼ぶ。

【００７０】以上のようにして求まった初期ノードポリ
ゴンの結果データを、ノードポリゴンデータファイル
に、「リンク辺未処理状態」のノードポリゴンとして、
次の１）〜５）のようにして登録する。

【００７１】１） 初期ノードポリゴンに、新規のノ
ードポリゴン番号を割り当てる。

【００７２】２） 重心座標（ｘＧ、ｙＧ）を交差点
代表点として格納する。

【００７３】３） ノードポリゴンの端点数ｎｐ、端点
座標点列データ（ｘｐ「」、ｙｐ「」）を登録する。

【００７４】４） リンク辺の数ｎｌｉｎｋ、各リンク
辺の開始・終了となるノードポリゴンの端点番号（ｌｐ
ｖｓ［ｉ］，ｌｐｖｅ［ｉ］）を登録する。

【００７５】５） 各リンク辺の連結先のノード番号と
リンクポリゴン番号に、未処理を意味する値−１を登録
し、かつ、リンク辺の処理済み個数を０に初期化する。

【００７６】（６） 次に、登録した初期ノードポリゴ
ンのリンク辺の数ｎｌｉｎｋをチェックする。ｎｌｉｎ
ｋ＝０であるならば、初期ノードポリゴンが道路入り口
候補を持たないことを意味する。これは、指定点が道路
以外の部分（例えば家屋の内部など）に誤って指定され
た場合等なので、エラーリターンする。

【００７７】ｎｌｉｎｋ＝１ならば、初期ノードポリゴ
ンが、例えば図３（ｂ）に示した袋小路の行き止まり地
点、又は広場などの開放地に繋がっている道路の端（解
放端）等に相当する。

【００７８】ｎｌｉｎｋ＝２ならば、交差点内でなく道
路要素内に１点が指定された場合等に相当する。

【００７９】ｎｌｉｎｋ≧３ならば、図４に示したよう
な通常の三叉路以上の交差点である可能性が大である。

【００８０】０＜ｎｌｉｎｋ≦２の場合、上述した通
り、その初期ノードポリゴンは交差点以外の道路部分に
存在すると推定される。この場合、図１１に示すよう
に、指定点２３を中心として道路進行方向に最小道路幅
ＷＭＩＮに等しい幅をもった、ニ叉路ダミー交差点とし
ての矩形（４頂点）のポリゴン７１を追加的に生成す
る。このニ叉路ダミーノードポリゴン７１は、図３
（ｃ）に示したような曲線道路を表現したり、図３
（ｂ）に示したような境界に接する道路の端点又は道路
の開放端を表現したりするためのオブジェクトとして重
要な役割をもつ。

【００８１】（７） 初期ノードポリゴンの端点数ｎｐ
もチェックし、ｎｐ≧３かつｎｌｉｎｋ≧３の場合に
は、上記の結果を初期ノードポリゴンとして確定させ
る。

【００８２】ｎｌｉｎｋ＝２の場合には、「曲がり角」
の可能性があるので、曲がり角であるか否かを次の方法
で判定する。すなわち、図１２に示すように、初期ノー
ドポリゴン８１の重心より、各リンク辺８５ａ、８５ｂ
の中心に向かう線分８７ａ、８７ｂの方向角を計算し、
その方向角の差８９（１８０度以上なら、３６０度から
その角度を引いた角度）が所定の閾値ＡＣＭＡＸ以内
（たとえば１５０度以内）なら、曲がり角と判定し、閾
値ＡＣＭＡＸより大きければ、曲がり角でない直線に近
い道路と判定する。曲がり角と判定した場合、初期ノー
ドポリゴン８１を元の形状のままで確定させ、曲がり角
でないと判定した場合には、初期ノードポリゴン８１を
元の形状から図１１に示したニ叉路ノードポリゴン７１
に置換して確定させる。

【００８３】（８） 上記の方法により、交差点部分で
なくとも、道路内の１点を指定すれば、何らかのノード
ポリゴン候補データが得られる。

【００８４】４．４ ステップＳ４、Ｓ６：処理制御。 （１） ステップＳ４で今まで登録したノードポリゴ
ンの中から、未処理リンク辺を持つノードポリゴンを探
索する。未処理リンク辺を持つノードポリゴンが無けれ
ば、ループを抜けステップＳ５の「終了処理」に飛ぶ。
未処理リンク辺を持つノードポリゴンが無い場合とは、
理想的には、指定点に繋がる道路に含まれる全ての交差
点と道路要素のポリゴンが登録され終わったときであ
る。

【００８５】（２） 未処理リンク辺を持つノードポリ
ゴンがあれば、ステップＳ６へ進んで、そのノードポリ
ゴンのノード番号nodeと未処理リンク辺番号mを確定
し、そしてステップＳ７に進む。初期ノードポリゴンを
登録したばかりの段階では、当然、この初期リンクポリ
ゴンは未処理リンク辺を持つから、ステップＳ６、Ｓ７
へ進むことになる。

【００８６】４．５ ステップＳ５：終了処理。 生成されたノードポリゴンの数、リンクポリゴンの数、
リンク辺の数、リンク辺の数のうち正常処理されたリン
ク辺の数、解が求められなかったリンク辺の数等を集計
して、この道路網認識処理を停止する。加えて、処理停
止前に、道路網認識処理の結果、つまりノードポリゴン
ファイル及びリンクポリゴンファイル等を外部出力して
もよい。また、処理停止後、ディスプレイ上で人間のオ
ペレータが見て、未処理の道路領域が残っていれば、新
たにその道路領域内の１点を追加的に指定することによ
り、認識処理を再開することもできる。

【００８７】４．６ ステップＳ７：リンクポリゴンの
検出。 （１） ステップＳ４、Ｓ６で検出された番号nodeのノ
ードポリゴンの、番号mの未処理リンク辺の始点・終点
端点番号（ｌｐｖｓ［ｍ］，ｌｐｖｅ［ｍ］）を取り出
し、これから、そのリンク辺の端点座標（ｘａ，ｙａ）
及び（ｘｂ、ｙｂ）を求める。また、当該ノードポリゴ
ンの重心座標（ｘＧ、ｙＧ）を取り出しこれを（ｘｓ
Ｇ、ｙｓＧ）とする。

【００８８】（２） 重心（ｘｓＧ、ｙｓＧ）から、リ
ンク辺の始点（ｘａ，ｙａ）から終点（ｘｂ、ｙｂ）に
至る方向で、隣接ノードポリゴンの検出とそのノードポ
リゴンまでの、リンクポリゴンおよび中心線候補の検出
を行なう。具体的な処理手順は以下の１）〜１１）の通
りである。

【００８９】１） 図１３に示すように、当該ノードポ
リゴン９１の重心（ｘｓＧ、ｙｓＧ）９３から、未処理
リンク辺９５の中点（ｘｖ＝（ｘａ＋ｘｂ）／２，ｙｖ
＝（ｙａ＋ｙｂ）／２）９６へ向って、長さＤＳと所定
の左右幅ＷＬ，ＷＲをもった矩形探索領域９７を設定す
る。

【００９０】２） 図１３に示すように、この矩形探索
領域９７の内部に少なくとも１つの端点を持つか、ある
いはこの領域９７を通過する線分９９、９９、…を全て
リストアップする。

【００９１】３） 図１４に示すように、未処理リンク
辺９５の中点（ｘｖ、ｙｖ）９６を視点として、始点
（ｘａ，ｙａ）から終点（ｘｂ、ｙｂ）まで反時計回り
に見渡して、２）でリストアップした線分集合（図１
３、線分９９、９９、…）の中から、中点９６から全部
又は一部分が見える可視線分１０１、１０１、…を抽出
し、それら可視線分１０１、１０１、…の端点を反時計
回りにソートする。

【００９２】４） ３）で抽出した可視線分１０１、１
０１、…又はその端点を、重心（ｘｓＧ、ｙｓＧ）９３
から視点（ｘｖ、ｙｖ）９６方向を見ていると仮定し
て、図１５に示すように右線分列１０１Ｒ、１０１Ｒ、
…と左線分列１０１Ｌ、１０１Ｌ、…に分割する。具体
的な方法は、反時計回りにソートした端点の並びの中か
ら、視点（ｘｖ、ｙｖ）９６から最も遠い端点以前の部
分に対応する線分列を右線分列１０１Ｒ、１０１Ｒ、
…、それより後の部分に対応する線分列を左線分列１０
１Ｌ、１０１Ｌ、…とする。

【００９３】５） 右線分列１０１Ｒ、１０１Ｒ、…
と左線分列１０１Ｌ、１０１Ｌ、…の各列において、重
心（ｘｓＧ、ｙｓＧ）９３から測って、中点（ｘｖ、ｙ
ｖ）９６へ向う方向で、一番近い第１の端点を選び、次
に、その第１の端点より遠い端点の中で、その第１の端
点に最も近い第２の端点を選び、次に、その第２の端点
より遠い端点の中で、その第２の端点に最も近い第３の
端点を選び、…という処理を最も遠い端点に到達するま
で繰り返す。こうして選んだ右側の第１から最後までの
端点の列を「右側端点列」、左側の第１から最後までの
端点の列を「左側端点列」として保持し、これら左右側
端点列に属する線分番号も同時に保持する。この処理に
より、図１５に示す脇道に入った端点１０３Ｒ、１０３
Ｒ、１０３Ｌは、左右側端点列から除去される。結果と
して、リンク辺９５から延びる一本の道路要素の左右の
輪郭線の端点、及び、その途中に脇道がある場所では、
その脇道の入り口となる端点を順に連ねた左右の点列１
０５Ｒ、１０５Ｒ、…と１０５Ｌ、１０５Ｌ、…とし
て、上記の左右側端点列が得られる。

【００９４】６） 図１６に示すように、左右側端点
列１０５Ｒ、１０５Ｒ、…と１０５Ｌ、１０５Ｌ、…の
各列において、第１の端点と第２の端点が同一線分の両
端か否かチェックし、そうであれば次の第３の端点に進
み、そうでなければ（つまり、この２端点間が空隙であ
れば）この２端点間の距離（空隙の長さ）を計算し、そ
の距離が最小道路幅ＷＭＩＮより大きければ、その２端
点間の空隙から脇道が出ている可能性があるので、この
空隙をリストアップする。同様にして、順次相隣る２端
点間が脇道の入り口に対応する可能性がある空隙か否か
をチェックし、そうであればその空隙をリストに加え
る。左右側端点列の終端まで、この検出処理を行ない、
終了すると、図１６に示すように、脇道入り口候補の空
隙１０７Ｒ、１０７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｃが検出され
る。これら検出された空隙１０７Ｒ、１０７Ｒ、１０７
Ｌ、１０７Ｃを視点（ｘｖ、ｙｖ）９６から距離の近い
順にソートしたデータを作成する。

【００９５】７） ６）において、空隙が全然検出され
なければ、その道路要素は例えば袋小路等の場合である
ので、その最先端部分に、ｄｃ＝１の２叉路ダミーノー
ドポリゴン（図３（ｂ）に示したノードポリゴン５ｂ）
を生成する。

【００９６】８） ６）において、図１６に示したよう
に空隙１０７Ｒ、１０７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｃが検出
された場合、それら空隙１０７Ｒ、１０７Ｒ、１０７
Ｌ、１０７Ｃを視点９６からの距離の近い順に順次に、
交差点である可能性をテストする。具体的には、図１６
に示すように、右側端点列の空隙１０７Ｒ、１０７Ｒに
ついては、その空隙線分の中点から左側端点列に垂線１
０９、１０９を下ろし、その垂線の中点１１１、１１１
に視点（ｘｕ，ｙｕ）を設定して、ノードポリゴンの検
出を行なう。左側端点列の空隙１０７Ｌについては、同
様に空隙線分中点から右側端点列へ降ろした垂線１１３
の中点１１５に視点を設定して、ノードポリゴンの検出
を行なう。右側端点列の１点と左側端点列の１点とから
なる空隙１０７Ｃについては、その２点を結ぶ線分の中
点１１７に視点を設定してノードポリゴンの検出を行な
う。

【００９７】ノードポリゴンの検出は、前述した初期ノ
ードポリゴンの検出と同じ手法で、つまり、関数GetNod
ePolygon(…)を用いて行う。すなわち、上述の「４．３
ステップＳ３：初期ノードポリゴンの検出。」の説明
を、初期ノードポリゴンをノードポリゴン、指定点を視
点に読み替えればよい。

【００９８】９） ８）において、リンク辺中点９６に
最も近い脇道入り口候補空隙からノードポリゴンの検出
を開始して、そこでノードポリゴンが検出できない場合
は、次ぎに近い脇道入り口候補空隙に関してノードポリ
ゴンの検出を試みる。これを続けていった結果、どの空
隙に対してもノードポリゴンが検出できなければエラー
リターンする。通常は、ニ叉路ダミーノードポリゴンも
含めて何らかのノードポリゴンが検出される。図１６に
示した例の場合、図１７に示すように、最も近い脇道入
り口候補空隙１０７Ｒのところで、太線で示すノードポ
リゴン１１９が検出される。もし、この道路要素が脇道
を全く持たない場合には、右側端点列の最遠点と左側端
点列の最遠点との間の空隙１０７Ｃのところに、ニ叉路
ダミーノードポリゴン（図示せず）が検出されることに
なる。

【００９９】こうして検出されたノードポリゴン１１９
を、一つの道路要素の終着点という意味で「終着ノード
ポリゴン」と呼ぶ。また、上記の処理の出発点となった
ノードポリゴン９１とリンク辺９５を、それぞれ「出発
ノードポリゴン」及び「出発リンク辺」と呼ぶ。

【０１００】１０） 次に、終着ノードポリゴン１１
９がもつリンク辺のうちのどれが、出発ノードポリゴン
９１の出発リンク辺９５に対応するのか（一つの道路要
素で繋がっているか）を決定する。すなわち、図１７に
示すように、終着ノードポリゴン１１９のリンク辺１２
１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを検出し、それらのリンク辺
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの中から、例えば、その
中点と出発リンク辺９５の中点（ｘｖ、ｙｖ）９６との
距離が最も近いリンク辺１２１ａを選び、この選んだリ
ンク辺１２１ａを出発リンク辺９５に対応するリンク辺
（「終着リンク辺」という）と判断する。こうして終着
ノードポリゴン１１９の終着リンク辺１２１ａが決まる
と、次に、出発リンク辺９５の中点（ｘｖ、ｙｖ）９６
から開始して反時計回りに、右側及び左側の端点列を順
に追跡していく。このとき、終着リンク辺１２１ａで折
り返すように、つまり、右側端点列から終着リンク辺１
２１ａに当たり、終着リンク辺１２１ａを通って左側端
点列に移るという順序で追跡をする。かくして、出発リ
ンク辺９５の始点（ｘａ、ｙａ）、右側端点列の出発リ
ンク辺９５に最も近い端点、右側端点列内の各端点、右
側端点列の終着リンク辺１２１ａに最も近い端点、終着
リンク辺１２１ａの右側端点（終点）、終着リンク辺１
２１ａの左側端点（始点）、左側端点列の終着リンク辺
１２１ａに最も近い端点、左側端点列内の各端点、出発
リンク辺９５の終点（ｘｂ、ｙｂ）の順序で端点がピッ
クアップされ、この順序でこれら端点を結べば、図１８
に示すように、出発ノードポリゴン９１と終着ノードポ
リゴン１１９とを繋ぐ道路要素を表す、太線で示すリン
クポリゴン１２３が完成する。

【０１０１】１１） 次に、完成したリンクポリゴンの
中心点列の作製を行なう。中心点列の作製は、図１８に
示すように、まず、出発リンク辺１３１の中点１３３か
ら、終着リンク辺１３５の中点１３７に向かう直線分１
３９を引き、リンクポリゴン１４１の各端点１４３ａ〜
１４３ｄ、１４３ｆ、１４３ｇからこの直線分１３９へ
垂線を下ろし（但し、この例では、端点１４３ｅと１４
３ｈからは直線分１３９上に垂線を下ろせない）、それ
らの垂線の足１４５ａ〜１４５ｄ、１４５ｆ、１４５ｇ
の位置を線分１３９の位置比率（始点１３３で０、終点
１３７で１）を記憶しておく。次に、それら位置比率デ
ータの小さい順に、つまり、始点１３３に近い順に、垂
線の足１４５ａ〜１４５ｄ、１４５ｆ、１４５ｇをソー
トし、そのソートした順序で、垂線の足１４５ａ〜１４
５ｄ、１４５ｆ、１４５ｇに対応する端点１４３ａ〜１
４３ｄ、１４３ｆ、１４３ｇから、図１９に示すよう
に、他側の端点列へ垂線１４７ａ、１４７ｇ、１４７
ｂ、１４７ｆ、１４７ｃ、１４７ｄを下ろす。そして、
出発ノードポリゴン１５１の重心を始点１５３とし、終
端ノードポリゴン１５５の重心１５７を終点とし、始点
１５３と終点１５７との間に、上記順序で垂線の中点１
４９ａ、１４９ｇ、１４９ｂ、１４９ｆ、１４９ｃ、１
４９ｄを並べて、これらの点列１５３、１４９ａ、１４
９ｇ、１４９ｂ、１４９ｆ、１４９ｃ、１４９ｄ、１５
７をリンクポリゴンの中心点列とする。最後に、この中
心点列に沿った点間距離の長さの和を求めて、これをリ
ンクポリゴン１４１の全長とし、また、上記垂線１４７
ａ、１４７ｇ、１４７ｂ、１４７ｆ、１４７ｃ、１４７
ｄの長さの最小値を求めて、これをリンクポリゴン１４
１の最少幅とする。

【０１０２】以上の１）〜１１）の処理は、本実施形態
では関数GetLinkPolygon(…)としてインプレメントされ
ている。この関数GetLinkPolygon(…)の入出力データは
次の通りである。

【０１０３】［入力データ］ （ｘｓＧ、ｙｓＧ）： 出発ノードポリゴンの重心座標 （ｘａ，ｙａ）、（ｘｂ、ｙｂ）：出発リンク辺の端点
座標 ＤＳ： 矩形探索範囲の長さ ＷＳ： 矩形探索範囲の幅（＝ＷＲ＋ＷＬ） ＷＭＩＮ： 検出すべき最小道路幅 ＷＭＡＸ： 検出すべき最大道路幅 ［出力データ］ ｒｅｓｐ： 処理結果コード ｒｅｓｐ＜０： 解は求められなかった（負の値はエラ
ーコードを表す） ｒｅｓｐ＞＝０： 解が求められた ｄｃ： 終着ノードポリゴンの種類コード ｎｄ： 終着ノードポリゴンの端点数 （ｘｄ「」、ｙｄ「」）：終着ノードポリゴンの端点座
標列 （ｘｄＧ、ｙｄＧ）：終着ノードポリゴンの重心座標 ｎｌｄ： 終着ノードポリゴンのリンク辺数 （ｌｐｖｓｄ［］，ｌｐｖｅｄ［］）：終着ノードポリ
ゴンのリンク辺の始点・終点端点番号 ｌｉｄ：終着リンク辺の番号 ｌｅｎｇｔｈｄ：リンクポリゴンの全長（中心点列基
準） ｗｄ： リンクポリゴンの最小幅（中心点列基
準） ｎｃ： リンクポリゴンの中心点列の点数 （ｘｃ［］，ｙｃ［］）：リンクポリゴンの中心点列の
座標列 ｎｑ： リンクポリゴンの端点数 （ｘｑ［］，ｙｑ［］）：リンクポリゴンの端点座標列 （ｖｓｐ［］，ｖｅｐ［］）：リンクポリゴンの出発ノ
ードポリゴンと終着ノードポリゴンに対応する辺（つま
り、出発リンク辺と終着リンク辺）の端点番号対

【０１０４】（３） リンクポリゴンが得られない場
合の処理 出発ノードポリゴンの出発リンク辺に「解が求められな
かった」旨のコード「０」を格納し、出発ノードポポリ
ゴンの処理リンク辺数を１インクリメントする。

【０１０５】４．７ ステップＳ８：登録済みチェッ
ク。 リンクポリゴン得られた場合、得られた終着ノードポリ
ゴンが既に道路網データに登録されているか否か調べ
る。この処理は、関数CheckNetwork(…)としてインプレ
メントされている。この関数CheckNetwork(…)は、求め
られたリンクポリゴン内に既に他のノードポリゴンがあ
るかどうかを調べる。もしあれば、起点ノードポリゴン
からはそのノードポリゴンの方が近いと判定し、そのノ
ードポリゴンとそれまでのリンクポリゴンのデータに修
正して値を返す関数である。この関数CheckNetwork(…)
の入出力データは次のとおりである。

【０１０６】［入力データ］ ｎｏｄｅ： 出発ノードポリゴン番号 （ｘｓＧ、ｙｓＧ）：出発ノードポリゴンの重心座標 （ＷＭＩＮ，ＷＭＡＸ）：道路最小幅、最大幅 関数GetLinkPolygon(…)の出力データ ［出力データ］ ｒｅｓｐ０： 処理結果コード ｒｅｓｐ０＜０：既存ネットワークには、今回の終着ノ
ードポリゴンも、リンクポリゴンも登録されてはいな
い。新規ノードポリゴンである。 ｒｅｓｐ０＝０；終着ノードポリゴンよりも近い位置に
既に別のノードポリゴンが登録されている。その番号が
ｒｅｓｐＮｏｄｅである。しかし、そのノードまでのリ
ンクポリゴンは存在しないので、そのノードまでのリン
クポリゴンを作成して値を返した。 ｒｅｓｐ０＞０：終着ノードポリゴンよりも近い位置に
既に別のノードポリゴンがあり、かつそれまでのリンク
ポリゴンもすでに登録されている。そのノードポリゴン
の番号がｒｅｓｐＮｏｄｅであり、リンクポリゴン番号
が、ｒｅｓｐＬｉｎｋである。

【０１０７】４．８ ステップＳ９〜Ｓ１２：ノードポ
リゴン、リンクポリゴンの登録。 （１） ｒｅｓｐ０＜０の処理 １） 新規のノードポリゴン番号、新規のリンクポリ
ゴン番号を獲得して、その格納領域に検出した終着ノー
ドポリゴンデータ及びリンクポリゴンデータを格納す
る。格納先ノードポリゴンの出発ノードポリゴンに接続
するリンク辺には、出発ノード番号、リンクポリゴン番
号を格納し、リンク辺の処理は１つ済んでいるものとす
る。

【０１０８】２） 出発ノードポリゴンの今回検出し
た終着ノードポリゴン及びリンクポリゴンに対応するリ
ンク辺には、その終着ノードポリゴン番号とリンクポリ
ゴン番号を記入し、そのリンク辺の処理数を１アップし
ておく。

【０１０９】（２） ｒｅｓｐ０＝０の処理 新たにリンクポリゴン番号を獲得し、得られたｒｅｓｐ
Ｎｏｄｅのノードポリゴンデータに出発ノードポリゴン
との接続情報を格納するとともに、リンクポリゴンデー
タを１式格納する。出発ノードポリゴンの該当のリンク
辺に接続先のノード番号とリンク番号を格納する。

【０１１０】（３）ｒｅｓｐ０＞０の処理 出発ノードポリゴンデータに既存ノードとして得られた
ノード番号とリンク番号を上書きする。

【０１１１】４．９ ループへ戻る。

【０１１２】４．８の処理の後、「４．４ ステップＳ
４、Ｓ６：処理制御。」へ戻る。

【０１１３】以上説明した道路網認識を行うことによ
り、図２に示したような、道路網をその形状に忠実なノ
ードポリゴン５、５、…とリンクポリゴン７、７、…で
表したポリゴン道路網データが得られる。実際には、線
分道路地図データの線分の繋がり具合や、道路自体の接
続状況により、１回の認識処理で処理対象範囲の全部の
道路が検出されてない場合もある。この場合、検出され
なかった道路部分の１点を新たに人が指定することで、
認識処理が再開されて、認識結果が追加されることにな
る。

【０１１４】以上、本発明の一実施形態を説明したが、
これらの実施形態はあくまで本発明の説明のための例示
であり、本発明をこれら実施形態にのみ限定する趣旨で
はない。従って、本発明は、上記実施形態以外の様々な
形態でも実施することができる。例えば、道路内の一点
を指定することを、人間でなく、コンピュータが自動的
に行うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】線分地図データの例を示す図。

【図２】ポリゴン道路網データによって表されるポリゴ
ン道路網の例を示す図。

【図３】ノードポリゴンの例を示す図。

【図４】ノードポリゴンの別の例を示す図。

【図５】道路網認識処理のフローチャート。

【図６】道路内に指定された1点と設定された探索領域
の例を示す説明図。

【図７】探索領域内の線分を抽出した結果例を示す説明
図。

【図８】指定点を視点として、可視線分ポリゴンを抽出
した結果例を示す説明図。

【図９】「内部凸閉包」（ノードポリゴン）を求める写
像と逆写像の手順を示す説明図。

【図１０】ノードポリゴンのリンク辺を求める手順を示
す説明図。

【図１１】交差点でない部分などに設定するニ叉路ダミ
ーノードポリゴンの例を示す説明図。

【図１２】曲がり角か否かを判定する手順を示す説明
図。

【図１３】リンクポリゴンを検出するための矩形探索領
域の設定と、矩形探索領域内の線分のピックアップの手
順を示す説明図。

【図１４】リンクポリゴンを検出するための可視線分の
抽出の手順を示す説明図。

【図１５】リンクポリゴンを検出するための左右側端点
列の作成の手順を示す説明図。

【図１６】左右側端点列から脇道入り口の候補である空
隙を検出し、新たな視点を設定する手順を示す説明図。

【図１７】最近の空隙の所に終着ノードポリゴンを作成
する手順を示す説明図。

【図１８】出発ノードポリゴンと終着ノードポリゴンと
の間にリンクポリゴンを作成する手順を示す説明図。

【図１９】リンクポリゴンの中心点列を検出するため
に、リンクポリゴンの端点をソートする手順を示す説明
図。

【図２０】出発ノードポリゴンと終着ノードポリゴンの
重心間を、リンクポリゴンの中心点列でリンクする手順
を示す説明図。

【符号の説明】

５ ノードポリゴン ７ リンクポリゴン ２３ 道路内の指定点 ２７ 可視線分（第１の可視線分群） ５１ 凸閉包 ５３ 内部凸閉包（ノードポリゴン） ６１ ノードポリゴン ６３ ノードポリゴンの重心 ７１ ニ叉路ダミーノードポリゴン ８１ ノードポリゴン ８３ ノードポリゴンの重心 ９１ 出発ノードポリゴン ９３ 出発ノードポリゴンの重心 １０１ 可視線分（第２の可視線分群） １０７ 脇道入り口候補の隙間 １１９ 終着ノードポリゴン １２３ リンクポリゴン １４１ リンクポリゴン １４９ リンクポリゴンの中心点 １５１ 出発リンクポリゴン １５３ 出発リンクポリゴンの重心（ノード） １５５ 終着リンクポリゴン １５７ 終着リンクポリゴンの重心（ノード）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−320533（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−185700（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−141788（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−325923（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−330022（ＪＰ，Ａ) 国際公開00／43953（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09B 29/00 - 29/14

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線分地図データ上で道路内に存在する一
   点を、視点として、初期的に指定する初期視点指定手段
   と、 前記視点から見える第１の可視線分群を検出し、検出し
   た第１の可視線分群を用いて道路の一部分を意味するポ
   リゴンを作成する第１のポリゴン作成手段と、 既に作成されたポリゴンから一つの出発ポリゴンを選択
   し、この出発ポリゴンがもつ複数の辺の中から、他の道
   路部分の入り口に相当する辺をリンク辺として抽出し、
   前記リンク辺から一つの出発リンク辺を選択し、前記出
   発リンク上の端点以外の点から前記出発ポリゴンの外側
   に見える第２の可視線分群を検出し、前記第２の可視線
   分群を用いて前記出発ポリゴンに連続する他の道路部分
   を意味する少なくとも１個の新しいポリゴンを作成する
   第２のポリゴン作成手段と前記第２のポリゴン作成手段
   を繰り返し動作させ、それにより、連続する多数のポリ
   ゴンを作成してポリゴン道路網データを作り上げる繰り
   返し手段とを備えたポリゴン道路網データ作成装置。
2. 【請求項２】 線分地図データ上で道路内に存在する一
   点を、視点として、初期的に指定する初期視点指定手段
   と、 前記視点から見える第１の可視線分群を検出し、検出し
   た第１の可視線分群を用いて一つの交差点を意味するノ
   ードポリゴンを作成するノードポリゴン作成手段と、 既に作成されたノードポリゴンの中から一つの出発ノー
   ドポリゴンを選択し、この出発ノードポリゴンがもつ複
   数の辺の中から、他の道路部分の入り口に相当する辺を
   リンク辺として抽出し、前記リンク辺から一つの出発リ
   ンク辺を選択し、前記出発リンク辺上の端点以外の点か
   ら前記出発ポリゴンの外側に見える第２の可視線分群を
   検出する第２の可視線分群検出手段と、 前記検出した第２の可視線分群に基づいて、前記出発ノ
   ードポリゴンに隣接する一つの交差点を意味する新たな
   ノードポリゴンを作成し、この新たなノードポリゴンを
   終着ノードポリゴンとする終着ノードポリゴン作成手段
   と、 前記第２の可視線分群に基づいて、前記出発ノードポリ
   ゴンと前記終着ノードポリゴンとを繋ぐ道路要素を意味
   するリンクポリゴンを作成するリンクポリゴン作成手段
   と、 前記第２の可視線分群検出手段と前記終着ノードポリゴ
   ン作成手段と前記リンクポリゴン作成手段とを繰返し動
   作させ、それにより、連続する多数のノードポリゴンと
   リンクポリゴンを作成してポリゴン道路網データを作り
   上げる繰り返し手段とを備えたポリゴン道路網データ作
   成装置。
3. 【請求項３】 各ノードポリゴン内にノード点を設定
   し、隣り合うノード点の各対を繋ぐように各リンクポリ
   ゴン内を通るリンク線分を設定し、それにより、連続す
   る多数のノード点とリンク線分を設定して点と線の道路
   網データを作り上げる手段を更に備えた請求項２記載の
   装置。
4. 【請求項４】 前記ノードポリゴン作成手段が、前記視
   点からより近い端点ほど前記始点からより遠くに配置さ
   れるようにして前記第１の可視線分群のもつ端点群を写
   像し、写像された端点群の凸閉包を作成し、前記写像さ
   れた端点群を元の配置に戻すようにして前記凸閉包を逆
   写像し、そして、逆写像された凸閉包に対応する多角形
   を前記ノードポリゴンとする請求項２記載の装置。
5. 【請求項５】 前記終着ノードポリゴン作成手段が、 前記第２の可視線分群に基づいて、前記出発ノードポリ
   ゴンに隣接する交差点内に在る可能性をもつ一点を検出
   し、この検出した一点を前記視点として新たに指定する
   新視点指定手段を有し、 新たに指定した前記視点について前記ノードポリゴン作
   成手段を動作させて前記終着ノードポリゴンを作成する
   請求項２記載の装置。
6. 【請求項６】 前記新視点指定手段が、前記第２の可視
   線分群を右側線分列と左側線分列に分け、前記右側線分
   列と前記左側線分列のうちの一方の側の線分列から、前
   記出発リンク辺に最も近い脇道入り口に相当する一つの
   隙間を検出し、前記隙間と他方の側の線分列との間に一
   点を選び、選んだ一点を前記視点として新たに指定する
   請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 前記新視点指定手段が、前記右側線分列
   と前記左側線分列のいずれからも前記脇道入り口に相当
   する隙間が検出できないとき、所定範囲内で前記右側線
   分列の前記出発リンク辺から最も遠い端点と前記左側線
   分列の前記出発リンク辺から最も遠い端点との間の隙間
   を検出し、前記隙間の近傍に一点を選び、選んだ一点を
   前記視点として新たに指定する請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】 線分地図データ上で道路内に存在する一
   点を、視点として、初期的に指定する初期視点指定ステ
   ップと、 前記視点から見える第１の可視線分群を検出し、検出し
   た第１の可視線分群を用いて道路の一部分を意味するポ
   リゴンを作成する第１のポリゴン作成ステップと、 既に作成されたポリゴンから一つの出発ポリゴンを選択
   し、この出発ポリゴンがもつ複数の辺の中から、他の道
   路部分の入り口に相当する辺をリンク辺として抽出し、
   前記リンク辺から一つの出発リンク辺を選択し、前記出
   発リンク上の端点以外の点から前記出発ポリゴンの外側
   に見える第２の可視線分群を検出し、前記第２の可視線
   分群を用いて前記出発ポリゴンに連続する他の道路部分
   を意味する少なくとも１個の新しいポリゴンを作成する
   第２のポリゴン作成ステップと前記第２のポリゴン作成
   ステップを繰り返し行い、それにより、連続する多数の
   ポリゴンを作成してポリゴン道路網データを作り上げる
   繰り返しステップとを備えたポリゴン道路網データ作成
   方法。
9. 【請求項９】 線分地図データ上で道路内に存在する一
   点を、視点として、初期的に指定する初期視点指定ステ
   ップと、 前記視点から見える第１の可視線分群を検出し、検出し
   た第１の可視線分群を用いて一つの交差点を意味するノ
   ードポリゴンを作成するノードポリゴン作成ステップ
   と、 既に作成されたノードポリゴンの中から一つの出発ノー
   ドポリゴンを選択し、この出発ノードポリゴンがもつ複
   数の辺の中から、他の道路部分の入り口に相当する辺を
   リンク辺として抽出し、前記リンク辺から一つの出発リ
   ンク辺を選択し、前記出発リンク辺上の端点以外の点か
   ら前記出発ポリゴンの外側に見える第２の可視線分群を
   検出する第２の可視線分群検出ステップと、 前記検出した第２の可視線分群に基づいて、前記出発ノ
   ードポリゴンに隣接する一つの交差点を意味する新たな
   ノードポリゴンを作成し、この新たなノードポリゴンを
   終着ノードポリゴンとする終着ノードポリゴン作成ステ
   ップと、 前記第２の可視線分群に基づいて、前記出発ノードポリ
   ゴンと前記終着ノードポリゴンとを繋ぐ道路要素を意味
   するリンクポリゴンを作成するリンクポリゴン作成ステ
   ップと、 前記第２の可視線分群検出ステップと前記終着ノードポ
   リゴン作成ステップと前記リンクポリゴン作成ステップ
   とを繰返し行い、それにより、連続する多数のノードポ
   リゴンとリンクポリゴンを作成してポリゴン道路網デー
   タを作り上げる繰り返しステップとを備えたポリゴン道
   路網データ作成方法。
10. 【請求項１０】 線分地図データ上で道路内に存在する
    一点を、視点として、初期的に指定する初期視点指定ス
    テップと、 前記視点から見える第１の可視線分群を検出し、検出し
    た第１の可視線分群を用いて道路の一部分を意味するポ
    リゴンを作成する第１のポリゴン作成ステップと、 既に作成されたポリゴンから一つの出発ポリゴンを選択
    し、この出発ポリゴンがもつ複数の辺の中から、他の道
    路部分の入り口に相当する辺をリンク辺として抽出し、
    前記リンク辺から一つの出発リンク辺を選択し、前記出
    発リンク上の端点以外の点から前記出発ポリゴンの外側
    に見える第２の可視線分群を検出し、前記第２の可視線
    分群を用いて前記出発ポリゴンに連続する他の道路部分
    を意味する少なくとも１個の新しいポリゴンを作成する
    第２のポリゴン作成ステップと前記第２のポリゴン作成
    ステップを繰り返し行い、それにより、連続する多数の
    ポリゴンを作成してポリゴン道路網データを作り上げる
    繰り返しステップとをコンピュータに実行させるための
    プログラムを担持したコンピュータ読取可能な記録媒
    体。
11. 【請求項１１】 線分地図データ上で道路内に存在する
    一点を、視点として、初期的に指定する初期視点指定ス
    テップと、 前記視点から見える第１の可視線分群を検出し、検出し
    た第１の可視線分群を用いて一つの交差点を意味するノ
    ードポリゴンを作成するノードポリゴン作成ステップ
    と、 既に作成されたノードポリゴンの中から一つの出発ノー
    ドポリゴンを選択し、この出発ノードポリゴンがもつ複
    数の辺の中から、他の道路部分の入り口に相当する辺を
    リンク辺として抽出し、前記リンク辺から一つの出発リ
    ンク辺を選択し、前記出発リンク辺上の端点以外の点か
    ら前記出発ポリゴンの外側に見える第２の可視線分群を
    検出する第２の可視線分群検出ステップと、 前記検出した第２の可視線分群に基づいて、前記出発ノ
    ードポリゴンに隣接する一つの交差点を意味する新たな
    ノードポリゴンを作成し、この新たなノードポリゴンを
    終着ノードポリゴンとする終着ノードポリゴン作成ステ
    ップと、 前記第２の可視線分群に基づいて、前記出発ノードポリ
    ゴンと前記終着ノードポリゴンとを繋ぐ道路要素を意味
    するリンクポリゴンを作成するリンクポリゴン作成ステ
    ップと、 前記第２の可視線分群検出ステップと前記終着ノードポ
    リゴン作成ステップと前記リンクポリゴン作成ステップ
    とを繰返し行い、それにより、連続する多数のノードポ
    リゴンとリンクポリゴンを作成してポリゴン道路網デー
    タを作り上げる繰り返しステップとをコンピュータに実
    行させるためのプログラムを担持したコンピュータ読取
    可能な記録媒体。