JP4798988B2 - 線形対象物の位置データの生成方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル地図の道路形状の如き線形対象物を表現する位置データの生成方法方法と装置に関する。

従来から、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）では、デジタル地図データベースを搭載する車両用ナビゲーション装置に対して、ＦＭ多重放送やビーコンを通じて、渋滞区間や旅行時間を示す道路交通情報の提供サービスを実施している。車両用ナビゲーション装置は、この道路交通情報を受信して、画面表示する地図に渋滞区間を色付けして表したり、目的地までの所用時間を算出して表示したりしている。

このように、道路交通情報を提供する場合には、デジタル地図上の道路の位置情報を伝えることが必要になる。また、現在地及び目的地の情報を受信して、最短時間で目的地まで到達できる推奨経路の情報を提供するサービスや、近年、研究が進められている、走行中の車両（プローブカー）から軌跡情報及び速度情報等を収集する道路交通情報収集システム（プローブ情報収集システム）においても、デジタル地図上の推奨経路や走行軌跡を相手方に正しく伝えることが必要である。

これまで、デジタル地図上の道路位置を伝える場合には、一般的に、道路に付されたリンク番号や、交差点などのノードを特定するノード番号が使用されている。しかし、道路網に定義したノード番号やリンク番号は、道路の新設や変更に伴って新しい番号に付け替える必要があり、それに応じて、各社で制作されるデジタル地図データも更新しなければならないため、ノード番号やリンク番号を用いる方式は、メンテナンスに多大な社会的コストが掛かることになる。

こうした点を改善するため、特許文献１では、ノード番号やリンク番号を用いずに、且つ、少ないデータ量でデジタル地図上の道路位置を伝える方法を提案している。

この方法では、伝えようとするデジタル地図上の道路区間に一定距離間隔でサンプリング点を再設定し（これを「等距離リサンプル」と言う）、各サンプリング点の位置データを順番に並べたデータ列に対して圧縮符号化の処理を施し、圧縮符号化したデータを送信する。これを受信した受信側は、サンプリング点の位置データのデータ列を復元し、自己のデジタル地図上に道路形状を再現する。また、必要に応じて、この位置データを使用して、自己のデジタル地図上で位置特定、位置参照を実施し（マップマッチング）、道路区間を特定する。

位置データのデータ列に対する圧縮符号化は、次に示すように、（１）位置データの単一変数への変換、（２）単一変数で表わした値の統計的に偏りを持つ値への変換、（３）変換した値の可変長符号化、の順に行われる。

（１）位置データの単一変数への変換
図１３（ａ）には、等距離リサンプルで設定した道路区間上のサンプリング点をＰJ-1、ＰJで表している。このサンプリング点（ＰJ）は、隣接するサンプリング点（ＰJ-1）からの距離（リサンプル長）Ｌと角度Θとの２つのディメンジョンで一意に特定することができ、距離を一定（Ｌ）とすると、サンプリング点（ＰJ）は、隣接サンプリング点（ＰJ-1）からの角度成分Θのみの単一変数で表現することができる。図２６（ａ）では、この角度Θとして、真北（図の上方）の方位を０度とし、時計回りに０〜３６０度の範囲で大きさを指定する「絶対方位」による角度Θを示している（真北からの絶対方位）。この角度Θは、ＰJ-1、ＰJのｘｙ座標（緯度・経度）を（ｘj-1，ｙj-1）、（ｘj，ｙj）とするとき、次式により算出することができる。
Θj-1 ＝ tan^-1｛（ｘj − ｘj-1）／（ｙj − ｙj-1）｝

従って、道路区間は、サンプリング点間の一定距離Ｌ、及び、始端または終端となるサンプリング点（基準点）の緯度・経度を別に示すことにより、各サンプリング点の角度成分のデータ列により表わすことができる。

（２）単一変数値の統計的に偏りを持つ値への変換
各サンプリング点の単一変数値が、可変長符号化に適した、統計的に偏在する値となるように、図１３（ｂ）に示すように、各サンプリング点の角度成分を、隣接するサンプリング点の角度成分との変位差、即ち、「偏角」θjによって表現する。この偏角θjは、
θj ＝ Θj − Θj-1
として算出される。道路が直線的である場合に、各サンプリング点の偏角θは０付近に集中し、統計的に偏りを持つデータとなる。

また、サンプリング点の角度成分は、図１３（ｃ）に示すように、着目するサンプリング点ＰJの偏角θjを、それ以前のサンプリング点ＰJ-1、ＰJ-2、・・の偏角θj-1、θj-2、・・を用いて予測した当該サンプリング点ＰJの予測値Ｓjとの差分値（予測差分値又は予測誤差）Δθjで表わすことにより、統計的に偏りを持つデータに変換することができる。予測値Ｓjは、例えば、
Ｓj ＝ θj-1
と定義したり、
Ｓj ＝（θj-1 ＋ θj-2）／２
と定義したりすることができる。予測差分値Δθjは、
Δθj ＝ θj − Ｓj
として算出される。道路が一定の曲率で湾曲している場合には、各サンプリング点の予測差分値Δθは０付近に集中し、統計的に偏りを持つデータとなる。

図１３（ｄ）は、直線的な道路区間を偏角θで表示した場合、及び、曲線的な道路区間を予測差分値Δθで表示した場合のデータの発生頻度をグラフ化して示している。θ及びΔθの発生頻度はθ（又はΔθ）＝０°に極大が現れ、統計的に偏りを持っている。

（３）可変長符号化
次に、統計的に偏りを持つ値に変換したデータ列の値を可変長符号化する。可変長符号化方法には、固定数値圧縮法（０圧縮等）、シャノン・ファノ符号法、ハフマン符号法、算術符号法、辞書法など多種存在し、いずれの方法を用いてもよい。

ここでは、最も一般的なハフマン符号法を用いる場合について説明する。この可変長符号化では、発生頻度が高いデータを少ないビット数で符号化し、発生頻度が低いデータを多いビット数で符号化して、トータルのデータ量を削減する。このデータと符号との関係は、符号表で定義する。

いま、１°単位で表わした道路区間のサンプリング点におけるΔθの並びが
“0_0_-2_0_0_+1_0_0_-1_0_+5_0_0_0_+1_0”
であるとする。このデータ列を符号化するために、可変長符号化とランレングス符号化（連長符号化）とを組み合わせた図１４に示す符号表を用いる場合について説明する。この符号表では、最小角度分解能（δ）を３°に設定しており、−１°〜＋１°の範囲にあるΔθの代表角度を０°として符号「０」で表し、０°が５個連続するときは符号「１００」で表わし、０°が１０個連続するときは符号「１１０１」で表わすことを規定している。また、±２°〜４°の範囲にあるΔθの代表角度は±３°として、符号「１１１０」に、＋のときは付加ビット「０」を、−のときは付加ビット「１」を加えて表し、±５°〜７°の範囲にあるΔθの代表角度は±６°として、符号「１１１１００」に正負を示す付加ビットを加えて表し、また、±８°〜１０°の範囲にあるΔθの代表角度は±９°として、符号「１１１１０１」に正負を示す付加ビットを加えて表わすことを規定している。

そのため、前記データ列は、次のように符号化される。
“0_0_11101_100_0_0_1111000_100”
→“0011101100001111000100”
このデータを受信した受信側は、符号化で使用されたものと同一の符号表を用いてΔθのデータ列を復元し、送信側と逆の処理を行って、サンプリング点の位置データを再現する。

このように、データを符号化することにより、符号化データのデータ量の削減が可能である。

また、特許文献１では、図１５に示すように、道路形状の曲率が大きい区間Ｂでは、等距離リサンプルの距離Ｌ２を短く設定し、曲率が小さい、直線的な道路区間Ａでは、等距離リサンプルの距離Ｌ１を長く設定することを提案している。これは、曲率が大きく、カーブがきつい道路を長い距離でリサンプルすると、特徴的な道路形状を示す位置にサンプリング点を配置することができなくなり、受信側での道路形状の再現性が悪くなり、また、誤マッチングが発生する可能性が高くなるためである。

そのため、各区間ｊのリサンプル長Ｌjが取り得る値（量子化リサンプル長）を、例えば、４０／８０／１６０／３２０／６４０／１２８０／２５６０／５１２０メートルのように予め設定し、区間ｊの曲率半径ρjを用いて、次式によりＬjを求め、この値に最も近い量子化リサンプル長をリサンプル長Ｌjとして決定している。
Ｌj＝ρj・Ｋr （Ｋrは固定パラメータ）

特許文献１の方法を、次の３つの予測式を用いて試行を行った。
予測式１：Ｓj ＝０： 偏角をそのまま利用(実質的には、予測を行わない)
予測式２：Ｓj ＝θj-1： 前ノードの偏角を利用
予測式３：Ｓj ＝（θj-1 ＋ θj-2）／２： 前及び前々ノードの偏角平均値を利用

結果は、平均的には予測式１の圧縮効率が高かったものの、対象道路を個別にみた場合、予測式２または予測式３の圧縮効率が高いものも存在した。

具体的には、高速道路など、長くなだらかなカーブを多く含む形状の道路では、予測式２または予測式３が適しているケースが多く、また、一般道では、予測式１が適しているケースが多かった。

また同種の予測式である、予測式２と予測式３を比較した場合は、若干、予測式３の方が圧縮効率で勝るケースが多かった。

特開２００３−２３３５７号公報

リサンプルによる道路位置データの圧縮処理方法においては、良好な圧縮率が期待される。しかしながら、実際の道路データは単純なモデルではなく、上述した様に、道路の曲率が変わった場合は、リサンプル長を変更する必要が生ずる。また、道路の途中で適切な予測式が変わった場合は、予測式を変更する必要が生ずる。更には、道路の属性（例えば、国道と地方道の区別等）自体の変化及び変化点、道路の末端位置、始点位置、目標物位置等、他の付加情報を道路データに盛り込む必要がある。このため、更なるデータ量の削減、データ送信の効率化が求められている。

本発明は、リサンプル処理法下で、デジタル地図の道路形状の如き、線形対象物のリサンプルデータを効率的に圧縮し、データ送信の効率化を図ることのできる線形対象物の位置データ生成方法及び生成装置を提供する。

本発明の線形対象物の位置データ生成方法は、（１）当該線形対象物の始点を基準として、当該線形対象物を所定のリサンプル長にてリサンプルし、（２）前記リサンプルによって設定された前記線形対象物上の、複数のリサンプル点各々の角度情報を取得し、（３）少なくとも一つのリサンプル点に対応した付加情報を表現するマーカを設定し、（４）前記角度情報及び前記マーカの属性を表現する属性値を決定し、（５）前記始点に対応した始点データを含む始点ブロックと、前記角度情報及び前記マーカを含む角度／マーカブロックと、前記属性値を含む属性ブロックとに分離し、（６）前記始点ブロックと、前記角度／マーカブロックと、前記属性ブロックを各々個別に圧縮し、（７）圧縮された前記始点ブロックと、前記角度／マーカブロックと、前記属性ブロックを結合する。

前記角度情報は、前記各リサンプル点における偏角または偏角の予測差分値の少なくともいずれか一つに設定することができる。

また、前記付加情報は、オフセットを伴う付加情報と、オフセットを伴わない付加情報を含み得る。ここで、オフセットを伴わない付加情報は、予測式変更点とリサンプル長変更点のうち少なくとも一つを含み、オフセットを伴う付加情報は、参照点と、道路属性変更点と終点のうち少なくとも一つを含むことができる。

また、前記オフセットを伴う付加情報のオフセットを表現するために必要なビット長Ｂを、Ｂ＝Roundup[log2（Ｌ／Ｄ）]によって計算することができる。Ｌが前記リサンプル長であり、Ｄが要求再現精度である。

また、前記角度情報及び前記マーカの各々を、１バイトのデータ量に対応した量子化角度１から２５５各々に対応させることができる。この場合、前記角度情報を、量子化角度１から１８０に対応させ、前記マーカを、最大の量子化角度２５５から大きい量子化角度の順に優先的に対応させることができる。

前記角度／マーカブロックの圧縮にはRange-Coderを用いることができる。また、 前記属性ブロックの圧縮に際して、各属性値の有効ビットのみを抽出し、抽出された有効ビットのビット詰めを行うことができる。

更には、前記（１）ないし（６）のステップを複数繰り返した後、（７）のステップにおいて、圧縮された複数の始点ブロックと、圧縮された複数の角度／マーカブロックと、圧縮された複数の属性ブロックを結合した後、総てのブロックを結合することにより、複数の線形対象物に対応した位置データを生成することができる。

上述の各ステップをコンピュータに実行させる、プログラムも本発明に含まれ得る。

さらに本発明の線形対象物の位置データ生成装置は、当該線形対象物の始点を基準として、当該線形対象物を所定のリサンプル長にてリサンプルするリサンプル処理部と、前記リサンプルによって設定された前記線形対象物上の、複数のリサンプル点各々の角度情報を取得する角度情報取得部と、少なくとも一つのリサンプル点に対応した付加情報を表現するマーカを設定するマーカ設定部と、前記角度情報及び前記マーカの属性を表現する属性値を決定する属性値決定部と、前記始点に対応した始点データを含む始点ブロックを生成する始点ブロック生成部と、前記角度情報及び前記マーカを含む角度／マーカブロックを生成する角度／マーカブロック生成部と、前記属性値を含む属性ブロックを生成する角度／マーカブロック生成部と、前記始点ブロックを圧縮する始点ブロック圧縮部と、前記角度／マーカブロックを圧縮する角度／マーカブロック圧縮部と、前記属性ブロックを圧縮する属性ブロック圧縮部と、圧縮された前記始点ブロックと、前記角度／マーカブロックと、前記属性ブロックを結合するブロック結合部と、前記ブロック結合部により得られた線形対象物の位置データを送信するデータ送信部とを備える。

本発明によれば、デジタル地図の道路形状の如き、線形対象物のリサンプルデータを効率的に圧縮し、更なるデータ量の削減、データ送信の効率化をも達成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

本発明は、線形対象物の位置データ生成方法及び生成装置を提案する。線形対象物として代表的なものがデジタル地図上の道路形状であり、本発明は道路形状情報を含む道路交通情報通信システムにおいて有用に使用されるものである。この使用態様では、交通情報提供側は、渋滞や事故などの事象が発生した道路位置を伝えるとき、その事象位置を含む所定の対象道路を、その道路上に配列するノード及び補間点（道路の曲線を近似する折れ線の頂点。この明細書では、特に断らない限り、補間点を含めて「ノード」と呼ぶことにする）の座標列から成る「道路位置データ」と、この道路位置データで表した道路区間内の相対的な位置により事象位置を表す「事象位置データ」とを受信側に伝達し、これらの情報を受信した側では、この道路位置データを用いて自己のデジタル地図上での道路区間を特定し、事象位置データを用いてこの道路区間内の事象発生位置を特定する。

道路位置データの生成方法では、線形対象物の一例であるデジタル地図の道路形状を符号化して符号化データを生成するため、大別して、
（ａ）道路の曲率半径に応じたリサンプル長での道路形状のリサンプル
（ｂ）リサンプル点（ノード）における位置データの偏角θへの変換
（ｃ）偏角θで表した位置データの統計的に偏りを持つ値への変換
（ｄ）変換した値の圧縮処理（可変長符号化）
の順序で符号化データを生成する。

（ａ）の道路形状のリサンプルは、特許文献１に記載されている方法で行い、線形対象物である対象道路をリサンプルして複数のノードを設定する。また、（ｂ）の偏角θへの変換は、特許文献１に記載されている方法で、各ノードの位置データを角度成分で表した後、この角度成分を偏角θに変換する。（ｃ）における位置データの統計的に偏りを持つ値への変換は、位置データの値を予測する予測値Ｓjの算出式（予測式）を適応的に用いてＳjを算出し、偏角列の偏角θを予測値Ｓjとの差分値（予側差分値）に変換する処理である。（ｄ）の圧縮処理（可変長符号化）は、予測差分値列に変換した形状データの予測差分値（予測誤差）を圧縮処理、特に可変長符号化する処理である。

図１は、所定の対象道路を上述の（ａ）のステップにてリサンプルし、リサンプル点を所定のリサンプル区間長を有する直線（リンク）で結んだ状態を示す概念図（道路リサンプル図）を示す。「リサンプル」とは、隣接する座標点からの距離が一定となるように新たな座標点を設定することをいう。

図１（ａ）に示すように、道路位置データには、当該道路の開始地点を示す始点（緯度／経度座標）、当該始点から道路が延びる方向を示す絶対角度、隣接したノードまでのリサンプル長、上述の（ｂ）及び（ｃ）のステップで求めた偏角及び偏角の予測差分値（これらをまとめて、リサンプル点の角度情報という）に関するデータが盛り込まれる。これらのデータは、道路位置データに含まれるのが通常である。

また、道路の曲率の変更に伴い、リサンプル長の変更が必要となるため、リサンプル長が変更される地点を示すリサンプル長変更点が道路位置データに含まれる。図１（ａ）の例ではリサンプル長がＡとＢの二種類存在する。さらに、道路の属性が変更した地点を示す道路属性変更点（例えば国道から地方道への変更点）、道路の終点を示す終点、一つ前のノードからリサンプル長分進んだ位置と当該道路の終点との距離の差を示す余分長が道路位置データに含まれる。

このように、実際の道路位置データには、リサンプル点及び各リサンプル点の角度情報以外に、以下のような付加情報が含まれる。

（１）圧縮効率を高めるための付加情報
（１ａ）リサンプル長変更点（道路途中で曲率が変わった場合、途中でリサンプル長を変更する地点）
（１ｂ）予測式変更点（道路途中で適切な予測式が変わった場合、予測式を変更する地点）

（２）位置コードをより正確に再現するための付加情報
（２ａ）道路属性の変化点（国道から地方道への変化等）
（２ｂ）道路終点位置
（２ｃ）目標物(ＰＯＩ：Point of Interest)等、参照すべき地点の位置（参照点）

上述を鑑み、実際のリサンプル時には、リサンプル点に対応する角度情報以外の情報（付加情報）を表現するための「マーカ（目印）」を、該当リサンプル点の直後に、挿入することとする。付加情報を表現するマーカが、少なくとも一つのリサンプル点に対応して少なくとも一つもりこまれる。

マーカにより表現される対象の種類（付加情報の種類）はいくつか定義され、各マーカには、あらかじめ定義された一つないしそれ以上の複数の属性（Attribute）が与えられる。一つの該当リサンプル点に対し、複数のマーカを付与することも可能である。

さらに、マーカには、その属性に応じてリサンプル点に一致させてよいものと一致しないものとが存在する。例えば、上述の（１）圧縮効率を高めるための情報における（１ａ）、（１ｂ）の如き情報が配置される道路上の位置は、リサンプル点の位置と一致する。このような属性を持ったマーカを、「オフセットを伴わないマーカ」といい、このマーカによって表現される付加情報は、「オフセットを伴わない付加情報」という。

一方、上述の（２）位置コードをより正確に再現するための情報における（２ａ）〜（２ｃ）の如き情報が配置される道路上の位置は、必ずしもリサンプル点の位置と一致せず、むしろ一致しないのが通常である。このような属性を持ったマーカを、「オフセットを伴うマーカ」といい、このマーカによって表現される付加情報は、「オフセットを伴う付加情報」という。

オフセットを伴わない付加情報においては、その属性は固定ビット長で表現することが可能である。当該属性は、何らリンサプル点の位置から変動することはないからである。

一方、オフセットを伴う付加情報においては、リサンプル点からの距離（オフセット）を示すためのデータが必要である。このデータに必要なビット長Ｂは、当該マーカの発生した地点におけるリサンプル長Ｌ[ｍ]と、要求される再現精度Ｄ[ｍ]を用いて、次の式により決定される。
Ｂ＝Roundup[log2（Ｌ／Ｄ）]

例えば、リサンプル長Ｌ＝２４０ｍ、要求再現精度＝３ｍのときは以下の様になる。尚、Ｄは、マーカに対応して決定される。
Ｂ＝Roundup[log2（２４０／３）]＝７ビット（ｂｉｔ）

上述を鑑み、各サンプリング点の角度情報（偏角又は偏角の予測差分値）と、マーカを道路位置データ中に盛り込む方法（シンボル化方法）を考察する。

まず、角度が０のときは属性を表現する付加ビットを設ける必要はない。そして０以外のとき、各角度には、その属性として、正負（時計回りと反時計回り）を表現するため、１ビットの付加ビットをもたせる必要がある。

また、マーカは各々の属性に応じた固定ビット長の値をもつ。尚、オフセットを伴うマーカにおいて、オフセットは可変ではあるが、当該マーカ出現時でのリサンプル長Ｌと要求再現精度Ｄより、ビット長を特定することができる。

上記から、マーカのシンボル値を角度のシンボル値と重複させないようにすれば、下記のように統合的にシンボル化することが可能となる。
[角度又はマーカのシンボル値] + [当該シンボル値の属性を表現する属性値]

属性のビット長は、シンボルと、その時点でのリサンプル長が決まれば、特定可能である。また、実用上、角度は０−１８０度がカバーされれば、特に問題ない。またマーカは、５０種類以上になることもほぼないと考えられる。

上記より、角度又はマーカのシンボル値総てを、１バイト（ｂｙｔｅ）のビット長で表現することが例として考えられる。具体的には、シンボル値０−１８０（量子化角度１−１８０）を角度情報に割り当て、シンボル値１８１−２５５（量子化角度１８１−２５５）をマーカに割り当てることが考えられる。この割り当てを示した表を図２に示す。

特に図２の表では、マーカを、最大の量子化角度２５５から大きい量子化角度の順に優先的に対応させることとしている。

図２の表における各マーカのシンボル値の定義は、以下の様に設定されているが、この設定は例示にすぎず、種々の態様を採用することができる。

（１）シンボル値２５１：予測式変更マーカ
００: 予測式＝０ : 偏角θj をそのまま使用
０１: 予測式＝θj-1 : 上流側のθj-1 を使用
１０: 予測式＝(θj-1＋θj-2)／２ : 上流側２つの偏角の平均値を使用
１１: 未定義

（２）シンボル値２５２：リサンプル長変更マーカ
０００：２５ｍ， ００１：４０ｍ， ０１０：６２ｍ， … , １１０：３８９ｍ， １１１：６１５ｍ

（３）シンボル値２５４：
（３ａ）道路属性変更マーカの道路種別（[ｃｌａｓｓ]）
０００：高速， ００１：国道， ０１０：都道府県道， ０１１：市町村道（幅５．５ｍ以上）, １００：市町村道（幅５．５ｍ未満）, … , １０１： 公共道路外(施設内誘導道路等), １１０：未定義, １１１:未定義
（３ｂ）道路属性変更マーカの機能種別（[ｆｕｎｃｔｉｏｎ]）
０００：本線， ００１：インターチェンジ（ＩＣ）， ０１０：本線間の接続道路， ０１１：側道, １００：未定義, … , １０１：未定義, １１０：未定義, １１１:未定義

（４）シンボル値２５３−２５５におけるオフセット
当該マーカの発生した地点におけるリサンプル長Ｌ[ｍ]と、要求される再現精度Ｄ[ｍ]を用いて、Ｂ＝Roundup[log2（Ｌ／Ｄ）]により算出されたビット数。

上述の説明に基づき作成された道路位置データのフォーマットを図３に示す。位置コードＩＤに続き当該ＩＤに対応した一つの道路位置データが記述され、その後、ＩＤ＝２，３，・・・のデータが続く。ここではＩＤ＝１に対応するフォーマットのみが示されている。

道路位置データには、始点データ（緯度／経度）に続き絶対角度データ、本体データが設定されている。本体データの先頭部分に記述されているリサンプル長変更マーカ、予測式変更マーカ、道路属性変更マーカは、リサンプル道路形状の初期値を設定する役目を担う。それ以降、マーカは必要に応じて(道路属性の変化、リサンプル長の変更、参照点の発生等)、各ノードの角度と同じ扱いで挿入される。

このデータの段階では、各部分の長さは次の通りである。この段階では処理をしやすくするため、２バイトバウンダリでデータを構成する。

位置コードＩＤ：２バイト
始点（緯度／経度）：４バイト
絶対角度：２バイト（下位９ビットのみ有効）
角度及びマーカのシンボル値：２バイト（下位８ビットのみ有効）
付加ビット：２バイト（各シンボル及びリサンプル長に応じて有効ビット数は異なる ）

次に、上述のデータの圧縮方法（上述の（ｄ）変換した値の圧縮処理に相当）について説明する。まず、1つの道路位置データのみのケースについて説明する。その後複数の位置データの場合について説明する。

図４（ａ）の如き一つの道路位置データを、図４（ｂ）の如き三つのパート（ブロック）に分解し、生成する。三つのパートとは、（Ａ）始点ブロック、（Ｂ）角度／マーカブロック、（Ｃ）属性ブロックである。そして、各ブロックについて、個別に圧縮処理を行う。

（Ａ）始点ブロックの圧縮処理
始点ブロックは、位置コードＩＤ、経度データ、緯度データ、絶対角度データで構成された始点データを含むものである。このうち、位置コードＩＤについては、そのまま利用する（非圧縮）。

他のデータについては、おのおのの最小有効ビット（ＬＳＢ）を変更することにより、データサイズを削減する。以下はその例である。

緯度データ：４バイトから３バイトへ変更
経度データ：４バイトから３バイトへ変更
絶対角度データ：９ビットから１バイト（８ビット）へ変更

尚、各データの１ＬＳＢは、以下の角度に対応する。
緯度データ：１ＬＳＢ＝３６０／２²⁴（度）
経度データ：１ＬＳＢ＝３６０／２²⁴（度）
絶対角度データ：１ＬＳＢ＝３６０／２⁸（度）

日本の東京において、緯度及び経度の１ＬＳＢ分の誤差は、１．１〜１．４ｍに該当するが、実用上大きな問題はないと考えられる。

（Ｂ）角度／マーカブロックの圧縮処理
角度／マーカブロックは角度情報及びマーカを含むブロックである。角度／マーカブロックの圧縮は、可変長符号化処理（Variable Length Coding：ＶＬＣ）を行う。この処理に際して用いる符号化方法にはハフマン符号化（Huffman Coding）の他、より符号化効率が高い算術符号化（Arithmetic Coding）、さらにArithmetic Codingの亜種であるRange-Coderを用いることもできる。Range-Coderは、発生頻度の変化に追従できる、適応性のある（adaptiveな）符号化方法である（適応型レンジコーダ）。

一般的に、Range-Coderは、Arithmetic Codingより圧縮効率は若干劣るものの、処理負荷が非常に軽いという特性を持っている。特にデコーダ側の処理負荷軽減を考慮した場合、Range-Coderは好適な方法である。

また、Range-Coderは通常、１バイト単位に処理を行うものであり、この場合、特に処理負荷が軽いプログラムを機器に実装することができる。上述したように、本実施形態では、角度とマーカの総てを０−２５５のシンボル値、すなわち１バイトのデータ量で表現しており、このようなデータ表現は、Range-Coderに適合しやすい。

角度／マーカシンボルの発生頻度ヒストグラムの例を図５に示す。通常、Range-Coderでは、発生頻度表の初期値を全て１(同確率)とする。しかしながら、この方式は、発生頻度表が適応するまでに、多数の符号化処理が必要であり、適応するまでの間の符号化効率が非常に悪い。

このため本実施形態では、予め代表的な発生確率にあわせて発生頻度表の初期値に偏りを持たせている。この偏りは、エンコーダとデコーダに共通のパラメータによって与えられる。データサイズが大きいときには、ヘッダ部に実装することが考えられる。

圧縮パラメータや地域特性により、角度／マーカシンボルの各シンボルの発生確率は変化するが、adaptiveなRange-Coderを用いているため、多少の相違であれば処理を進めるに従って適応していく。

このため、一般に、Range-Coderを使用した場合は、データサイズが大きくなるほど、圧縮効率はあがっていく。尚、Range-Coderの出力は、バイト単位であり、圧縮過程において、自動的にバイトバウンダリが挿入される。

（Ｃ）属性ブロックの圧縮処理
属性値については、通常数ビットのみを使用するので、有効ビット数が１バイトに満たないことも多い。このため、元のデータから有効ビット数分のみ抽出し、いわゆるビット詰めを行う。このステップを図６に示す。

各マーカ及び角度情報の有効ビット数は、図２の付加ビット数に該当する。また、オフセットを伴うマーカにおけるオフセットの有効ビット数は、Ｂ＝Roundup[log2（Ｌ／Ｄ）]により決定される。

そして、２バイト分のデータから有効部分のみを抽出し、ビット詰めを行う。尚、バイトバウンダリを確保するため、末尾にフィラーが追加される。

最後に、図７（ａ）に示すように、これまでに説明した圧縮された三つのブロックを結合し、一つの道路位置データが完成する。この完成フォーマットは、他の観点からは、図７（ｂ）のようなデータ構成を有しているものと理解することができる。

次に複数の道路位置データを送信する際の処理の例を示す。

これまで説明したように、角度／マーカブロック及び属性ブロックには、各々バイトバウンダリが付与される。これは見方を変えれば、各ブロック各々で、平均０．５バイトづつ無駄が発生していると理解される。このため、複数の道路位置データを処理する場合、道路位置データ単位に上記フォーマットに変換せず、各ブロックに、全道路位置データ分のデータを集め、実装することが考えられる（図８参照）。またヘッダ部には道路位置データの個数を実装している。ここでは、図７の結合ステップの前に、圧縮された複数の始点ブロックと、圧縮された角度／マーカブロックと、圧縮された属性ブロックを結合した後、総てのブロックを結合し、複数の道路形状対応した道路位置データを生成する。

こうすることにより、１道路位置データあたり平均１バイトのデータ削減を図ることができる。小さな努力であるが、ＶＩＣＳのように位置コード数が数千件に上るシステムでは、これらの積み重ねが意外と大きなものとなる。

尚、このデータ形式は、ある一部の道路位置データのみを選出して復号したい場合でも、一旦全データを復号（デコード）する必要があり、扱いづらいのも事実である。よって、アプリケーションによっては、道路位置データ単位に完結（送信）した方が良い場合もあり得る。

図９は、本発明を実施する交通情報提供システム３００の概念図を示す。交通情報提供システム３００は、情報送信装置（データ生成装置）１００と、受信した情報を活用する情報活用装置２００から構成される。

情報送信装置１００は、渋滞情報や交通事故情報などが入力される事象情報入力部１１０と、デジタル地図データベースＡ１３０から交通情報の対象道路区間の道路位置データを抽出するデータ抽出部１２０と、データ抽出部１２０で抽出された道路位置データをリサンプルしてサンプリング点の位置データ列を生成するリサンプル処理部１４０と、リサンプル処理部１４０にて処理される対象データから、オフセットを算出するオフセット算出部１５０と、リサンプル処理部１４０が生成したデータを圧縮符号化する可変長符号化処理部１６０と、圧縮符号化された道路位置データを送信するデータ送信部１７０とを備えている。

一方、情報活用装置２００は、提供された道路位置データを受信するデータ受信部２１０と、圧縮符号化されているデータを復号する符号化データ復号部２２０と、リサンプルデータを復元するデータ復元部２３０と、デジタル地図データベースＢ２５０のデータを用いて位置特定を行い、サンプリング点で表された道路区間をデジタル地図上で特定する位置特定部２４０と、得られた交通情報を活用する情報活用部２６０とを備えている。

情報送信装置１００の可変長符号化処理部１６０は、データ分解部１６１と、始点ブロック圧縮部１６３と、シンボルブロック圧縮部１６５と、属性値ブロック圧縮部１６７と、ブロック結合部１６９とを備える。

可変長符号化処理部１６０において、データ分解部１６１は、リサンプル処理部１４０にてリサンプル処理され、オフセット算出部１５０にて算出された特定付加情報のオフセットを含む道路位置データを三つのブロックに分解し、各ブロックが、始点ブロック圧縮部１６３と、角度／マーカブロック（シンボルブロック）圧縮部１６５と、属性ブロック圧縮部１６７各々にて圧縮処理される。そして圧縮された各ブロックのデータが、ブロック結合部１６９にて結合される。

詳細な構成は記載されていないが、リサンプルによって設定された複数のリサンプル点各々の角度情報を取得する角度情報取得部と、少なくとも一つのリサンプル点に対応した付加情報を表現するマーカを設定するマーカ設定部と、角度情報及びマーカの属性を表現する属性値を決定する属性値決定部は、データ抽出部１２０、リサンプル処理部１４０内に設けることができるが、その配置位置は特に限定されない。また、始点に対応した始点データを含む始点ブロックを生成する始点ブロック生成部と、角度情報及びマーカを含む角度／マーカブロックを生成する角度／マーカブロック生成部と、属性値を含む属性ブロックを生成する角度／マーカブロック生成部は、データ分解部１６１内に設けることができるが、その配置位置は特に限定されない。

情報活用装置２００の符号化データ復号部２２０は、始点ブロック復号部２２１と、角度／マーカブロック（シンボルブロック）復号部２２３と、属性ブロック復号部２２５と、データアレイ復号部２２７とを備える。

符号化データ復号部２２０にて、データ受信部２１０にて受信された圧縮された道路位置データが、始点ブロック復号部２２１と、角度／マーカブロック復号部２２３と、属性ブロック復号部２２５により、ブロック別に復号化される。そして、データアレイ復号部２２７にて、復号化された各ブロックのデータが結合される。

図１０は、情報送信装置１００（送信側）におけるデータ生成の処理フローの例を示す。事象情報入力部にて、総ての道路位置データの受信が終了すると、まず１番目の道路位置データから処理を開始する（ステップＳ１００，Ｓ２００）。受信した道路位置データを、上述した３つのブロック（Ａ）〜（Ｃ）に分離する（ステップＳ３００）。そして、（Ａ）始点データブロック、（Ｂ）角度／マーカブロック、（Ｃ）属性ブロックの圧縮を、上述した方式にて順次行い（ステップＳ４００、Ｓ５００、Ｓ６００）、三つのブロックの圧縮が終了した後、これらのブロックを結合する（ステップＳ７００）。その後、受信道路位置データの総てについて処理がなされたか否か判定がなされ、総てのデータの処理が終了した場合は、処理を終了する（ステップＳ８００；Ｙｅｓ）。尚、この後、図８に相当する処理を行うことができる。総てのデータの処理が未だ終了していない場合は（ステップＳ８００；Ｎｏ）、次のデータに処理対象を移し（ステップＳ９００）、ステップＳ２００移行の処理を続行する。

図１１は、属性ブロックの圧縮処理（図１０におけるステップＳ６００）の処理フローの例を示す。一つの道路位置データにＭ個のシンボル（角度情報又はマーカ）が存在する場合、まず、最初のシンボルを抽出し（ステップＳ６１０，Ｓ６２０）、抽出されたシンボルの属性値を判定する（ステップＳ６３０）。続いて、当該属性値によって表現される属性がオフセットを伴うものか否かが判定される（ステップＳ６４０）。オフセットを伴う場合（ステップＳ６４０；Ｙｅｓ）、当該シンボルが出現時のリサンプル長を判定し（ステップＳ６５０）、オフセットに必要なビット数（図２の表の「可変」）を含む当該シンボルの属性を表現するのに必要なビット数（有効ビット数）を判定し（ステップＳ６６０）、属性ブロックに追加する（ステップＳ６７０）。また、オフセットを伴わない場合（ステップＳ６４０；Ｎｏ）、当該シンボルの属性を表現するのに必要なビット数（有効ビット数）の判定のみが行われる（ステップＳ６６５）。その後、全シンボルについて処理がなされたか否かが判定され（ステップＳ６８０）、総てのシンボルの属性が属性ブロックに組み込まれた場合は、処理を終了する（ステップＳ６８０；Ｙｅｓ）。総てのシンボルの属性が未だ属性ブロックに組み込まれていない場合は（ステップＳ６８０；Ｎｏ）、次のシンボルに処理対象を移し（ステップＳ６９０）、ステップＳ６２０移行の処理を続行する。

図１２は、オフセット設定の処理フローの例を示す。一つの道路位置データのＭ個のシンボルのうち、Ｌ個がオフセットの設定を伴うと仮定する。まず、最初のオフセットを伴うシンボル（オフセット付シンボル）を抽出し（ステップＳ１１，Ｓ１２）、抽出されたシンボルの上流側のリサンプル点からの距離Ｓを算出する（ステップＳ１３）。そして、オフセット値＝Ｓ／Ｄ（Ｄは要求再現精度）を算出する（ステップＳ１４）。そして、上流側リサンプル点の直後に当該シンボルのマーカを設定し（ステップＳ１５）、属性値としてのオフセットを設定する（ステップＳ１６）。その後、総てのオフセット付シンボルについて処理がなされたか否かが判定され（ステップＳ１７）、総てのオフセット付シンボルについて処理がなされた場合は、処理を終了する（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）。総てのオフセット付シンボルについて未だ処理がなされていない場合は（ステップＳ１７；Ｎｏ）、次のオフセット付シンボルに処理対象を移し（ステップＳ１８）、ステップＳ１２移行の処理を続行する。

また、情報受信装置２００（受信側）は、各車両に搭載されるカーナビゲーション装置により構成され、受信した交通情報を復元する、いわゆるデコーダとして機能する。以下、情報活用装置２００でのデコード（復号化）処理について簡単に説明する。

（１）受信データのヘッダから、道路位置データ数を取得する。

（２）道路位置データ数を元に、始点ブロックを複合化する。始点は、これまでの説明で、１道路位置データあたり９バイトの固定長で構成されている。道路位置データの数分読み出し、所定の形式に復号していく。

（３）データの残りである、角度／マーカブロックと属性ブロックをまとめて先頭から、Range-Coderを用いてデコードする。デコードの途中でエンドマーカが出現すると、そこが形状の切れ目(１道路位置データの終端部分)に該当すると判断される。道路位置データの数分のエンドマーカが出現した時点で、Range-Coderによるデコード処理を終了する。データの残りは、属性ブロックとなる。ここまでの処理で、形状単位の角度／マーカブロックの道路データが復号される。

（４）属性は、角度／マーカシンボル (オフセットを含むものであれば、その時点のリサンプル長も参考にして)が特定されれば、取り出すべきビット数を一意に特定することができる。角度／マーカシンボルを順に読み出しながら、属性ブロックから該当するビット数分を順に取り出していく。

（５）各々デコードしたデータを並び替えて、道路位置データを復号する。

（６）道路位置データから、緯度／経度を復号する。

尚、道路位置データ生成装置である情報送信装置１００は、情報送信側における実施の形態の例であり、情報を送信する事が出来る装置や端末であればどのような形態のものでもよい。さらに生成したデータを媒体に記録して、他の装置に提供することも可能である。また、道路位置データ復元装置である情報活用装置２００も情報受信側における実施の形態の例であり、パーソナルコンピュータ、携帯端末、ＰＤＡ等の情報を活用できる装置であればなんでもよい。もちろん、符号化データの復元が可能な情報収集センターや、センター側の装置でも同様の効果を得ることが出来る。さらに符号化されたデータが記録された媒体等を用いて、復元処理することにより、同様の効果を得ることは言うまでもない。

また、本発明の道路位置データ生成方法に沿ったアルゴリズム（プログラム）を、地図データ本体に各種地図情報に対応した地図データが記録された記録媒体に記録することができる。これにより、地図データ本体自体を圧縮符号化することが可能となる。

尚、上述の実施形態においては、線形対象物が位置参照用の道路形状である例を説明したが、線形対象物は道路形状に限られない。「線形対象物」とは直線、曲線など種々の形態を含む細長い形状のものを総て含み、地図上の線形形状によって表わせる地理情報総てを含み得る。更に、指紋等地図とは関係ないが、線形形状によって表わされるもの総てをも含まれる。

本発明の道路位置データ生成方法を実施するプログラムは、種々の形式でシステム内に組み込まれる。また、ハードディスクのような情報記録装置や、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードのような情報記録媒体にプログラムを記録してもよい。

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

本発明の道路位置データの生成方法、生成装置によれば、線形対象物のリサンプルデータを効率的に圧縮するため、更なるデータ量の削減、データ送信の効率化をも達成することができる。

所定の対象道路についての道路リサンプル図。 各シンボル値への角度及びマーカの割り当てを示す表。 本実施形態におけるデータ構造。 データ構造の例であり、図４（ａ）はデータを三つのブロックに分ける前の状態を示し、図４（ｂ）はデータを三つのブロックに分けた状態を示す図。 角度／マーカシンボルの発生頻度ヒストグラム。 属性の抽出及びビット詰めの概念図。 完成したデータ構造。 複数の道路形状データの各ブロックを、一つのブロックにまとめた概念図。 本発明が適用される道路交通情報システムのブロック図。 情報送信装置におけるデータ生成の処理フロー。 属性ブロックの圧縮処理の処理フロー。 オフセット設定の処理フロー。 位置データを統計的に偏りを持つデータに変換する方法を説明する図。 可変長符号化に用いる符号表を示す図。 道路形状の曲率によるリサンプル長の変更を説明する図。

符号の説明

１００ 情報送信装置
１１０ 事象情報入力部
１２０ データ抽出部
１３０ デジタル地図データベースＡ
１４０ リサンプル処理部
１５０ オフセット算出部
１６０ 可変長符号化処理部
１６１ データ分解部
１６３ 始点ブロック圧縮部
１６５ 角度／マーカブロック圧縮部
１６７ 属性値ブロック圧縮部
１６９ ブロック結合部
１７０ データ送信部
２００ 情報活用装置
２１０ データ受信部
２２０ 符号化データ復号部
２２１ 始点ブロック復号部
２２３ 角度／マーカブロック復号部
２２５ 属性値ブロック復号部
２２７ データアレイ復号部
２３０ データ復元部
２５０ デジタル地図データベースＢ
２４０ 位置特定部
２６０ 情報活用部
３００ 交通情報提供システム

Claims (8)

1. コンピュータによる線形対象物の位置データ生成方法であって、前記コンピュータが、
   （１）当該線形対象物の始点を基準として、当該線形対象物を所定のリサンプル長にてリサンプルするステップと、
   （２）前記線形対象物の曲率半径の変更に伴い、前記リサンプル長を変更するステップと、
   （３）前記リサンプル長の変更を表現するマーカを前記リサンプル点に付与するステップと、
   （４）前記リサンプルによって設定された前記線形対象物上の、複数のリサンプル点各々の角度情報を取得するステップと、
   （５）前記角度情報および前記マーカの各々に対し、予め設定した各シンボル値への前記角度情報及び前記マーカの割り当てを示す表にしたがって、前記角度情報及び前記マーカを表現するシンボル値を割り当てるとともに、前記各シンボル値に対応した属性を表現する属性値を決定するステップと、
   （６）前記始点の位置を示す情報を少なくとも含む始点データと、前記角度情報に割り当てられたシンボル値と、前記マーカに割り当てられたシンボル値と、前記属性値とが配列されたデータ構造から、前記始点に対応した始点データを含む始点ブロックと、前記角度情報に割り当てられたシンボル値及び前記マーカに割り当てられたシンボル値を含む角度／マーカブロックと、前記属性値を含む属性ブロックとに分離するステップと、
   （７）前記始点ブロックと、前記角度／マーカブロックと、前記属性ブロックを各々個別に圧縮するステップと、
   （８）圧縮された前記始点ブロックと、前記角度／マーカブロックと、前記属性ブロックを結合するステップと、を実行する線形対象物の位置データ生成方法。
2. 請求項１に記載の線形対象物の位置データ生成方法であって、
   前記角度情報は、（１）特定のリサンプル点における絶対方位とその一つ前のリサンプル点における絶対方位との差分としての当該特定のリサンプル点における偏角（θ）と、（２）特定のリサンプル点の一つ前のリサンプル点における偏角の値から導き出される特定のリサンプル点における偏角の予測値（Ｓ）または特定のリサンプル点の一つ前および二つ前のリサンプル点における偏角の平均値から導き出される特定のリサンプル点における偏角の予測値（Ｓ）と、特定のリサンプル点における偏角（θ）との差分として算出される当該特定のリサンプル点における偏角予測差分値（Δθ）と、のいずれか少なくとも一つを含む、線形対象物の位置データ生成方法。
3. 請求項２に記載の線形対象物の位置データ生成方法であって、
   前記線形対象物がデジタル地図上の道路データである場合、当該道路データは、当該道路データの参照すべき地点を示す参照点と、当該道路データの道路属性が変更した地点を示す道路属性変更点と、当該道路データの道路の終点を示す終点のうち少なくとも一つを含む、線形対象物の位置データ生成方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の線形対象物の位置データ生成方法であって、当該生成方法は更に、
   前記角度情報及び前記マーカの内容を番号として割り当てたシンボル値を、１バイトのビット長で表現するために、前記角度情報のシンボル値を０から１８０のシンボル値に割り当て、前記マーカのシンボル値を１８１から２５５のシンボル値に割り当てる、線形対象物の位置データ生成方法。
5. 請求項４に記載の線形対象物の位置データ生成方法であって、
   前記角度／マーカブロックの圧縮にはRange-Coderを用いる、線形対象物の位置データ生成方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の線形対象物の位置データ生成方法であって、
   当該生成方法は更に、
   前記属性ブロックの圧縮に際して、各属性値の有効ビットのみを抽出し、抽出された有効ビットのビット詰めを行う、線形対象物の位置データ生成方法。
7. コンピュータによる線形対象物の位置データ生成手順を実行させるプログラムであって、
   （１）当該線形対象物の始点を基準として、当該線形対象物を所定のリサンプル長にてリサンプルする手順と、
   （２）前記線形対象物の曲率半径の変更に伴い、前記リサンプル長を変更する手順と、
   （３）前記リサンプル長の変更を表現するマーカを前記リサンプル点に付与する手順と、
   （４）前記リサンプルによって設定された前記線形対象物上の、複数のリサンプル点各々の角度情報を取得する手順と、
   （５）前記角度情報および前記マーカの各々に対し、予め設定した各シンボル値への前記角度情報及び前記マーカの割り当てを示す表にしたがって、前記角度情報及び前記マーカを表現するシンボル値を割り当てるとともに、各シンボル値に対応した属性を表現する属性値を決定する手順と、
   （６）前記始点の位置を示す情報を少なくとも含む始点データと、前記角度情報に割り当てられたシンボル値と、前記マーカに割り当てられたシンボル値と、前記属性値とが配列されたデータ構造から、前記始点に対応した始点データを含む始点ブロックと、前記角度情報に割り当てられたシンボル値及び前記マーカに割り当てられたシンボル値を含む角度／マーカブロックと、前記属性値を含む属性ブロックとに分離する手順と、
   （７）前記始点ブロックと、前記角度／マーカブロックと、前記属性ブロックを各々個別に圧縮する手順と、
   （８）圧縮された前記始点ブロックと、前記角度／マーカブロックと、前記属性ブロックを結合する手順と、
   を前記コンピュータに実行させるプログラム。
8. 線形対象物の位置データ生成装置であって、
   当該線形対象物の始点を基準として、当該線形対象物を所定のリサンプル長にてリサンプルするとともに、前記線形対象物の曲率半径の変更に伴い、前記リサンプル長を変更するリサンプル処理部と、
   前記リサンプルによって設定された前記線形対象物上の、複数のリサンプル点各々の角度情報を取得する角度情報取得部と、
   前記リサンプル長の変更を表現するマーカを前記リサンプル点に付与するマーカ設定部と、
   前記角度情報および前記マーカの各々に対し、予め設定した各シンボル値への前記角度情報及び前記マーカの割り当てを示す表にしたがって、前記角度情報及び前記マーカを表現するシンボル値を割り当てるとともに、各シンボル値に対応した属性を表現する属性値を決定する属性値決定部と、
   前記始点の位置を示す情報を少なくとも含む始点データと、前記角度情報に割り当てられたシンボル値と、前記マーカに割り当てられたシンボル値と、前記属性値とが配列されたデータ構造から、前記始点に対応した始点データを含む始点ブロックを生成する始点ブロック生成部と、
   前記データ構造から前記角度情報に割り当てられたシンボル値及び前記マーカに割り当てられたシンボル値を含む角度／マーカブロックを生成する角度／マーカブロック生成部と、
   前記データ構造から前記属性値を含む属性ブロックを生成する属性ブロック生成部と、
   前記始点ブロックを圧縮する始点ブロック圧縮部と、
   前記角度／マーカブロックを圧縮する角度／マーカブロック圧縮部と、
   前記属性ブロックを圧縮する属性ブロック圧縮部と、
   前記圧縮された前記始点ブロックと、前記角度／マーカブロックと、前記属性ブロックとを結合するブロック結合部と、を備える線形対象物の位置データ生成装置。

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