JP5577312B2 - Data analysis apparatus, data analysis method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて円柱形状の地物を検出するデータ解析装置、データ解析方法、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a data analysis apparatus, a data analysis method, and a program for detecting a cylindrical feature based on point cloud data representing a three-dimensional shape of the feature surface.

特許文献1には、レーザスキャナを用いて、地物の形状を表す三次元点群データを取得する技術が示されている。例えば、モービルマッピングシステムでは、レーザスキャナは自動車の上部に搭載され、周囲にレーザを照射する。レーザの光軸は仰俯角及び方位角を変えることにより垂直方向及び水平方向に走査され、走査範囲内にて微小角度ごとにレーザパルスが発射される。レーザの発射から反射光の受信までの時間に基づいて距離が計測され、またその際、レーザの発射方向、時刻、及び車体の位置・姿勢などが計測される。車体の位置・姿勢の計測は例えば、GPS/IMU(Global Positioning System:全地球測位システム、Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)を用いて行われる。このようにして得られた計測データから、レーザパルスを反射した点の三次元座標を表す点群データが求められる。   Patent Document 1 discloses a technique for acquiring three-dimensional point cloud data representing the shape of a feature using a laser scanner. For example, in a mobile mapping system, a laser scanner is mounted on the top of an automobile and irradiates the surrounding area with a laser. The optical axis of the laser is scanned in the vertical and horizontal directions by changing the elevation angle and azimuth angle, and laser pulses are emitted every minute angle within the scanning range. The distance is measured based on the time from the laser emission to the reception of the reflected light, and at that time, the laser emission direction, time, and the position / posture of the vehicle body are measured. The measurement of the position and orientation of the vehicle body is performed using, for example, a GPS / IMU (Global Positioning System: Inertial Measurement Unit). From the measurement data obtained in this way, point cloud data representing the three-dimensional coordinates of the point reflecting the laser pulse is obtained.

また、点群データの取得と同時に、カメラを用いて映像が撮影される。画像はデータ解析にてユーザが計測対象部分を指定する際に利用することができる。   Simultaneously with the acquisition of the point cloud data, a video is taken using the camera. The image can be used when the user designates a measurement target part in data analysis.

特開2009−204615号公報JP 2009-204615 A

従来、点群データをもとに電柱などの円柱形状の地物やその他の地物を判読するためには人手を要しており、三次元CADで編集ツール等を利用して手作業で地物の抽出作業が行われていた。   Conventionally, it has been necessary to manually read columnar features such as utility poles and other features based on point cloud data, and manually using 3D CAD editing tools and the like. Extraction work was being done.

本発明は、地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて円柱形状の地物を自動的に検出するデータ解析装置、データ解析方法、及びプログラムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a data analysis apparatus, a data analysis method, and a program for automatically detecting a cylindrical feature based on point cloud data representing a three-dimensional shape of the feature surface.

本発明に係るデータ解析装置は、対象空間における地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて、円柱形状を有する目的地物を検出するものであって、前記対象空間を垂直面で分割して、柱状の複数の部分空間を設定する部分空間設定手段と、前記部分空間のうち前記目的地物の高さに応じて予め設定された閾値以上の高さにまで点群が分布するものを注目部分空間として選択する部分空間選択手段と、前記注目部分空間の水平面内における線分のうち、当該水平面に射影された前記点群が予め設定した基準以上に近傍に集まる点群集中線分を探索し、当該点群集中線分を地物の壁面の水平面内での位置と推定する壁面探索手段と、前記点群のうち前記壁面に対応するものを除いた残余点群を求め、水平面内での当該残余点群の分布に基づいて、前記目的地物の円柱面の位置を探索する円柱面探索手段と、を有する。   A data analysis apparatus according to the present invention detects a target feature having a cylindrical shape based on point cloud data representing a three-dimensional shape of a feature surface in a target space, and the target space is a vertical plane. Point space is distributed to a partial space setting means that divides and sets a plurality of columnar partial spaces, and a height that is equal to or higher than a threshold value that is preset in accordance with the height of the target feature in the partial spaces. A subspace selection means for selecting an object as a target subspace, and a point cloud concentration line in which the point group projected on the horizontal plane of the target subspace in the horizontal plane gathers in the vicinity of a predetermined reference or more Searching for minutes, and finding the remaining point cloud excluding the point cloud corresponding to the wall surface, and a wall surface searching means for estimating the point cloud concentration line segment as a position in the horizontal plane of the wall surface of the feature, In the distribution of the residual points in the horizontal plane Zui and has a cylindrical surface searching means for searching the position of the cylindrical surface of the object feature.

他の本発明に係るデータ解析装置は、前記注目部分空間を分割して、縦に積み重なる複数のブロック空間を設定するブロック空間設定手段を有し、前記壁面探索手段は、前記ブロック空間ごとに壁面位置を探索し、前記円柱面探索手段は、前記壁面位置が検出されなかった前記ブロック空間内の前記点群を前記残余点群として前記円柱面の位置を探索する。   Another data analysis apparatus according to the present invention includes block space setting means for dividing the partial space of interest and setting a plurality of block spaces stacked vertically, and the wall surface search means includes a wall surface for each block space. The cylindrical surface search means searches for the position of the cylindrical surface using the point group in the block space where the wall surface position is not detected as the remaining point group.

別の本発明に係るデータ解析装置においては、前記壁面探索手段は、前記ブロック空間に隣接する空間における前記点群集中線分であって、当該ブロック空間にて検出された前記点群集中線分に連なる連接線分を探索し、当該連接線分が存在する場合に、当該ブロック空間の前記点群集中線分を前記壁面位置と推定する。   In another data analysis apparatus according to the present invention, the wall surface search means is the point cloud concentration line segment in a space adjacent to the block space, and the point cloud concentration line segment detected in the block space. The connected line segment connected to is searched, and when the connected line segment exists, the point group concentrated line segment in the block space is estimated as the wall surface position.

別の本発明に係るデータ解析装置は、さらに、前記ブロック空間にて前記円柱面の位置が検出された場合に、当該ブロック空間に対応する高さに位置し、かつ前記目的地物の水平断面を包含する大きさの水平断面を有する柱状の再探索空間を、当該円柱面の中心軸を中心として設定する再探索空間設定手段と、前記再探索空間内の前記点群の前記水平面内での分布に基づいて当該円柱面の位置を求め、前記点群のうち当該円柱面の表面上に存在する円柱面点群を抽出する円柱面再探索手段と、を有する。   In another data analysis apparatus according to the present invention, when the position of the cylindrical surface is detected in the block space, the data analysis device is positioned at a height corresponding to the block space, and a horizontal section of the target feature A re-search space setting means for setting a columnar re-search space having a horizontal cross section of a size including the center axis of the cylindrical surface, and the point group in the re-search space in the horizontal plane Cylindrical surface re-searching means for obtaining a position of the cylindrical surface based on the distribution and extracting a cylindrical surface point group existing on the surface of the cylindrical surface from the point group.

別の本発明に係るデータ解析装置は、さらに前記ブロック空間に対応して抽出された前記円柱面点群に基づいて、前記円柱面の三次元形状を求める円柱形状決定手段を有する。   The data analysis apparatus according to another aspect of the present invention further includes a cylindrical shape determining unit that obtains a three-dimensional shape of the cylindrical surface based on the cylindrical surface point group extracted corresponding to the block space.

本発明に係るデータ解析方法は、対象空間における地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて、円柱形状を有する目的地物を検出する方法であって、前記対象空間を垂直面で分割して、柱状の複数の部分空間を設定する部分空間設定ステップと、前記部分空間のうち前記目的地物の高さに応じて予め設定された閾値以上の高さにまで点群が分布するものを注目部分空間として選択する部分空間選択ステップと、前記注目部分空間の水平面内における線分のうち、当該水平面に射影された前記点群が予め設定した基準以上に近傍に集まる点群集中線分を探索し、当該点群集中線分を地物の壁面の水平面内での位置と推定する壁面探索ステップと、前記点群のうち前記壁面に対応するものを除いた残余点群を求め、水平面内での当該残余点群の分布に基づいて、前記目的地物の円柱面の位置を探索する円柱面探索ステップと、を有する。   A data analysis method according to the present invention is a method for detecting a target feature having a cylindrical shape based on point cloud data representing a three-dimensional shape of a feature surface in the target space, wherein the target space is a vertical plane. A point space is distributed to a partial space setting step for dividing and setting a plurality of columnar partial spaces, and to a height equal to or higher than a threshold value set in advance according to the height of the target feature in the partial spaces. A subspace selection step for selecting an object as a target subspace, and a point cloud concentration line in which the point cloud projected onto the horizontal plane of the target subspace is gathered in the vicinity of a predetermined reference or more in the horizontal plane Searching for a minute, a wall surface searching step for estimating the point cloud concentration line segment as a position in the horizontal plane of the wall surface of the feature, and obtaining a residual point cloud excluding the point cloud corresponding to the wall surface, The remainder in the horizontal plane Based on the distribution of the group have, and cylindrical surface searching step of searching for a position of the cylindrical surface of the object feature.

本発明に係るプログラムは、コンピュータに、対象空間における地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて、円柱形状を有する目的地物を検出する処理を行わせるためのプログラムであって、当該コンピュータを、前記対象空間を垂直面で分割して、柱状の複数の部分空間を設定する部分空間設定手段、前記部分空間のうち前記目的地物の高さに応じて予め設定された閾値以上の高さにまで点群が分布するものを注目部分空間として選択する部分空間選択手段、前記注目部分空間の水平面内における線分のうち、当該水平面に射影された前記点群が予め設定した基準以上に近傍に集まる点群集中線分を探索し、当該点群集中線分を地物の壁面の水平面内での位置と推定する壁面探索手段、及び前記点群のうち前記壁面に対応するものを除いた残余点群を求め、水平面内での当該残余点群の分布に基づいて、前記目的地物の円柱面の位置を探索する円柱面探索手段、として機能させる。   A program according to the present invention is a program for causing a computer to perform processing for detecting a target feature having a cylindrical shape based on point cloud data representing a three-dimensional shape of a feature surface in a target space, The computer includes a partial space setting unit that divides the target space along a vertical plane and sets a plurality of columnar partial spaces, a threshold value that is set in advance according to the height of the target feature in the partial spaces A subspace selecting means for selecting as a target subspace a point cloud distributed to a height of the reference, a reference set in advance by the point group projected onto the horizontal plane among the line segments in the horizontal plane of the target subspace Search for point cloud concentration line segments gathered in the vicinity, wall surface search means for estimating the point cloud concentration line segments as the position of the wall surface of the feature in the horizontal plane, and the point cloud corresponding to the wall surface Calculated excluding residual point group, based on the distribution of the residual point group in the horizontal plane, the object cylindrical surface searching means for searching the position of the cylindrical surface of the feature, function as.

本発明によれば、地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて円柱形状の地物を自動的に検出することができる。   According to the present invention, a cylindrical feature can be automatically detected based on point cloud data representing the three-dimensional shape of the feature surface.

本発明の実施形態に係る電柱抽出システムの概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the outline of the utility pole extraction system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電柱抽出システムによる電柱抽出処理の概略のフロー図である。It is a general | schematic flowchart of the utility pole extraction process by the utility pole extraction system which concerns on embodiment of this invention. 電柱検索処理の概略のフロー図である。It is a general | schematic flowchart of a telephone pole search process. 電柱検索処理の概略のフロー図である。It is a general | schematic flowchart of a telephone pole search process. 壁面判定処理の概略のフロー図である。It is a schematic flowchart of a wall surface determination process. 壁面判定処理の概略のフロー図である。It is a schematic flowchart of a wall surface determination process. ブロック空間内での壁面を検出する処理を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process which detects the wall surface in a block space. 電柱抽出処理の概略のフロー図である。It is a general | schematic flowchart of an electric pole extraction process. 再探索空間の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a re-search space. 電柱形状の登録処理の概略のフロー図である。It is a general | schematic flowchart of a telephone pole shape registration process.

以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)である電柱抽出システム2について、図面に基づいて説明する。本システムは、地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて円柱形状の地物である電柱を検出するデータ解析装置である。本システムは地表面に略垂直な地物表面において電柱に対応する半径を有する円柱面と、当該円柱面に比べて平坦な壁面とを分離して電柱を抽出する。点群データは例えば、上述のモービルマッピングシステムのように地上を走行する車両に搭載されたレーザスキャナにより取得される。また、レーザスキャナを地上に設置して計測を行っても良い。点群データが地物表面の三次元形状を表すには、地物表面の凹凸のスケールに応じた点密度でレーザスキャンが行われる必要がある。この点、車両や三脚を用いて道路等の地上から行うレーザスキャンは、例えば、道路の近傍に建つ電柱の円柱面及び、建物などの壁面の形状を捉えることができる程度の走査密度を実現できる。   Hereinafter, an electric pole extraction system 2 according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings. This system is a data analysis device that detects a utility pole, which is a cylindrical feature, based on point cloud data representing the three-dimensional shape of the feature surface. This system extracts a power pole by separating a cylindrical surface having a radius corresponding to a power pole on a feature surface substantially perpendicular to the ground surface and a wall surface that is flat compared to the cylindrical surface. The point cloud data is acquired by, for example, a laser scanner mounted on a vehicle traveling on the ground like the above-described mobile mapping system. In addition, measurement may be performed by installing a laser scanner on the ground. In order for the point cloud data to represent the three-dimensional shape of the feature surface, it is necessary to perform laser scanning at a point density corresponding to the scale of the irregularities on the feature surface. In this respect, laser scanning performed from the ground such as a road using a vehicle or a tripod can realize, for example, a scanning density that can capture the shape of a cylindrical surface of a utility pole and a wall surface of a building that are built in the vicinity of the road. .

図1は、電柱抽出システム2の概略の構成を示すブロック図である。本システムは、演算処理装置4、記憶装置6、入力装置8及び出力装置10を含んで構成される。演算処理装置4として、本システムの各種演算処理を行う専用のハードウェアを作ることも可能であるが、本実施形態では演算処理装置4は、コンピュータ及び、当該コンピュータ上で実行されるプログラムを用いて構築される。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the utility pole extraction system 2. The system includes an arithmetic processing device 4, a storage device 6, an input device 8, and an output device 10. As the arithmetic processing device 4, it is possible to make dedicated hardware for performing various arithmetic processing of this system, but in this embodiment, the arithmetic processing device 4 uses a computer and a program executed on the computer. Built.

当該コンピュータのCPU(Central Processing Unit)が演算処理装置4を構成し、後述する部分空間設定手段20、部分空間選択手段22、ブロック空間設定手段24、壁面探索手段26、円柱面探索手段28、再探索空間設定手段30、円柱面再探索手段32、円柱形状決定手段34、及び円柱地物登録手段36として機能する。   A CPU (Central Processing Unit) of the computer constitutes the arithmetic processing unit 4, and a partial space setting unit 20, a partial space selection unit 22, a block space setting unit 24, a wall surface search unit 26, a cylindrical surface search unit 28, and a re-described later. It functions as a search space setting means 30, a cylindrical surface re-search means 32, a cylindrical shape determination means 34, and a cylindrical feature registration means 36.

記憶装置6はコンピュータに内蔵されるハードディスクなどで構成される。記憶装置6は演算処理装置4を部分空間設定手段20、部分空間選択手段22、ブロック空間設定手段24、壁面探索手段26、円柱面探索手段28、再探索空間設定手段30、円柱面再探索手段32、円柱形状決定手段34、及び円柱地物登録手段36として機能させるためのプログラム、及びその他のプログラムや、本システムの処理に必要な各種データを記憶する。例えば、記憶装置6は、処理対象データとして解析の対象空間の点群データを格納される。例えば、道路及びその近傍領域が解析の対象空間とされる。また、レーザスキャナを搭載した車両の位置・姿勢を計測した車載GPS/IMUの計測データも記憶装置6に格納される。また、記憶装置6は、検出しようとする電柱の太さ(半径)や高さに関する情報を予め記憶する。   The storage device 6 is composed of a hard disk or the like built in the computer. The storage device 6 replaces the arithmetic processing unit 4 with the partial space setting means 20, the partial space selection means 22, the block space setting means 24, the wall surface searching means 26, the cylindrical surface searching means 28, the re-search space setting means 30, and the cylindrical surface re-searching means. 32, the program for functioning as the cylindrical shape determining means 34 and the cylindrical feature registering means 36, other programs, and various data necessary for the processing of this system are stored. For example, the storage device 6 stores point cloud data of the analysis target space as the processing target data. For example, a road and its vicinity area are set as the analysis target space. In-vehicle GPS / IMU measurement data obtained by measuring the position and orientation of a vehicle equipped with a laser scanner is also stored in the storage device 6. The storage device 6 stores in advance information related to the thickness (radius) and height of the utility pole to be detected.

入力装置8は、キーボード、マウスなどであり、ユーザが本システムへの操作を行うために用いる。   The input device 8 is a keyboard, a mouse, or the like, and is used for a user to operate the system.

出力装置10は、ディスプレイ、プリンタなどであり、本システムにより求められた電柱の対象空間内での位置を画面表示、印刷等によりユーザに示す等に用いられる。   The output device 10 is a display, a printer, or the like, and is used for indicating the position of the utility pole in the target space obtained by the present system to the user by screen display, printing, or the like.

図2は、電柱抽出システム2による電柱抽出処理の概略のフロー図である。この図2を参照しながら、演算処理装置4の各手段を説明する。   FIG. 2 is a schematic flowchart of the utility pole extraction process performed by the utility pole extraction system 2. Each means of the arithmetic processing unit 4 will be described with reference to FIG.

部分空間設定手段20は、対象空間を垂直面で分割して得られる柱状の複数の部分空間を壁面抽出の処理の初期の単位空間として設定する(S40)。本実施形態では、部分空間設定手段20は、対象空間を水平面(XYZ直交座標系でX−Y平面とする)内にて二次元直交格子(メッシュ)状に分割して四角柱形状の部分空間を生成する。例えば、部分空間の水平断面は幅W及び奥行きDが50cmの正方形とすることができる。部分空間の高さHは対象空間の高さ(Z軸方向の寸法)と一致させることができ、その高さは検出目的とする電柱の高さより大きく設定される。なお、部分空間設定手段20を構成するプログラムでは、幅W、奥行きD及び高さHはパラメータ化されており、例えば、ユーザが入力装置8を用いて変更することができる。   The partial space setting means 20 sets a plurality of columnar partial spaces obtained by dividing the target space along the vertical plane as initial unit spaces for wall surface extraction processing (S40). In the present embodiment, the partial space setting means 20 divides the target space into a two-dimensional orthogonal lattice (mesh) shape in a horizontal plane (the XY plane in the XYZ orthogonal coordinate system) and forms a quadrangular prism-shaped partial space. Is generated. For example, the horizontal cross section of the partial space can be a square having a width W and a depth D of 50 cm. The height H of the partial space can be made to coincide with the height of the target space (dimension in the Z-axis direction), and the height is set larger than the height of the utility pole for detection purposes. In the program constituting the partial space setting means 20, the width W, the depth D, and the height H are parameterized and can be changed by the user using the input device 8, for example.

部分空間選択手段22は部分空間のうち予め設定した閾値以上の高さまで分布する点群を含むものを注目部分空間として選択する。当該閾値は検出対象とする電柱の高さに基づいて、当該電柱を含む部分空間が確実に選択される一方、当該電柱を含まない部分空間をなるべく選択しないように設定するのが好適である。   The partial space selection means 22 selects a partial space including a point group distributed up to a height equal to or higher than a preset threshold as a target partial space. It is preferable to set the threshold value so that a partial space including the utility pole is reliably selected on the basis of the height of the utility pole to be detected, while a partial space not including the utility pole is selected as much as possible.

具体的には、部分空間設定手段20は複数の部分空間を所定の順序で設定し、部分空間選択手段22は当該部分空間内が注目部分空間となるか判定する。上述したように点群データは道路等に位置するレーザスキャナからのレーザ照射によって取得され、当該レーザスキャナから見える電柱、建物等の地物が点群データによる三次元形状上に捉えられる。そこで、部分空間設定手段20は例えば、当該三次元形状にて道路等に対応する平面の部分に基づいて基準平面を決定し、また、道路に沿って道幅内に水平に当該三次元形状の中心線を設定する(S42)。そして、当該中心線に沿って順番に部分空間の設定の起点を設定し、中心線に直交する線に沿って両側方向に当該起点から近い順に部分空間を設定する(S44)。部分空間選択手段22は当該部分空間内の点群の高さが閾値以上であれば当該部分空間を注目部分空間と判定する(S46)。   Specifically, the partial space setting unit 20 sets a plurality of partial spaces in a predetermined order, and the partial space selection unit 22 determines whether or not the partial space is the target partial space. As described above, point cloud data is acquired by laser irradiation from a laser scanner located on a road or the like, and features such as utility poles and buildings visible from the laser scanner are captured on a three-dimensional shape based on the point cloud data. Therefore, for example, the partial space setting means 20 determines a reference plane based on the portion of the plane corresponding to the road or the like in the three-dimensional shape, and horizontally in the road width along the road. A line is set (S42). Then, the starting point for setting the partial space is set in order along the center line, and the partial space is set in the order closer to the starting point in both directions along the line orthogonal to the center line (S44). If the height of the point group in the partial space is equal to or greater than the threshold value, the partial space selection unit 22 determines the partial space as the target partial space (S46).

ブロック空間設定手段24は、注目部分空間を水平面で分割して、縦に積み重なる複数のブロック空間を設定する(S48)。例えば、ブロック空間の高さHは部分空間の幅W、奥行きDと同程度に設定することができる。 The block space setting means 24 divides the target partial space by a horizontal plane and sets a plurality of block spaces that are stacked vertically (S48). For example, it is possible to set the width W, comparable to the depth D of the height H B subspace of the block space.

壁面探索手段26は、ブロック空間ごとに、水平面内にて当該水平面に射影された点群が予め設定した基準以上に近傍に集まる線分(点群集中線分)を探索して、当該線分を水平面内における壁面の位置(水平面内壁面位置)と推定する(S50)。ブロック空間ごとに水平面内壁面位置を探索することで、垂直方向に細長い注目部分空間にて異なる高さに存在し得る、位置・向きが相違した複数の壁面を分離できる。ここで、壁面探索手段26は、或るブロック空間にて点群集中線分を検出したことを以て、当該点群集中線分の位置に壁面が存在すると判断する構成とすることもできるが、本実施形態では、さらに当該ブロック空間に隣接する空間にて当該点群集中線分につながる点群集中線分(連接線分)を探索し、連接線分が存在する場合に、当該ブロック空間の点群集中線分を壁面位置を判断する構成としている。これにより、検出される壁面の信頼性が向上する効果があり、特にブロック空間(又は部分空間)の水平断面のサイズ(幅W及び奥行きD)が比較的小さく設定される場合に壁面の誤検出が少なくなる。   For each block space, the wall surface searching means 26 searches for a line segment (point cloud concentration line segment) where the point group projected on the horizontal plane in the horizontal plane gathers in the vicinity of a predetermined reference or more, and the line segment Is estimated as the position of the wall surface in the horizontal plane (horizontal wall surface position) (S50). By searching for the position of the wall surface in the horizontal plane for each block space, it is possible to separate a plurality of wall surfaces with different positions and orientations that may exist at different heights in the subspace that is elongated in the vertical direction. Here, the wall surface search means 26 may be configured to determine that a wall surface exists at the position of the point cloud concentration line segment by detecting the point cloud concentration line segment in a certain block space. In the embodiment, a point cloud concentration line segment (connected line segment) connected to the point cloud concentrated line segment is further searched in a space adjacent to the block space, and when there is a connected line segment, a point in the block space is present. The group concentration line segment is configured to determine the wall surface position. This has the effect of improving the reliability of the detected wall surface, particularly when the horizontal cross-section size (width W and depth D) of the block space (or partial space) is set to be relatively small. Less.

円柱面探索手段28は、ブロック空間に存在する点群のうち壁面に対応するものを除いた残りの点群(残余点群)を求め、水平面内での残余点群の分布に基づいて、電柱の円柱面の位置を探索する(S52)。具体的には円柱面探索手段28はX−Y平面での円柱面の中心位置Cα及び半径Rαを算出する。 The cylindrical surface search means 28 obtains the remaining point group (residual point group) excluding the point group existing in the block space corresponding to the wall surface, and based on the distribution of the residual point group in the horizontal plane, The position of the cylindrical surface is searched (S52). Specifically, the cylindrical surface search means 28 calculates the center position C α and the radius R α of the cylindrical surface in the XY plane.

ここで、ブロック空間には円柱面の一部分しか存在しないことが想定され、ブロック空間ごとに抽出される残余点群に基づいて円柱面探索手段28により求められる円柱面(中心座標Cα及び半径Rα)についての信頼性、精度は低くなり得る。 Here, it is assumed that there is only a part of the cylindrical surface in the block space, and the cylindrical surface (center coordinate C α and radius R determined by the cylindrical surface search means 28 based on the remaining point group extracted for each block space. The reliability and accuracy of α ) can be low.

そこで、ブロック空間にて円柱面探索手段28により円柱面の位置が検出された場合に、その位置に基づいて円柱面の位置を再度算出する再探索処理を行う(S54)。再探索空間設定手段30は再探索を行う空間(再探索空間)として、水平断面が電柱の水平断面である円を包含する大きさであり、その中心が円柱面探索手段28が求めた円柱面の中心Cαに一致し、また、垂直方向の位置(下端及び上端の位置)が円柱面が検出されたブロック空間と基本的に同じである空間を設定する。本実施形態では再探索空間を水平断面が正方形の直方体にする。例えば、その水平断面はブロック空間のそれより大きく設定することができ、本実施形態では幅、奥行きをそれぞれ10cm程度大きく設定する。 Therefore, when the position of the cylindrical surface is detected by the cylindrical surface search means 28 in the block space, a re-search process is performed to recalculate the position of the cylindrical surface based on the position (S54). The re-search space setting means 30 has a size including a circle whose horizontal cross section is the horizontal cross section of the utility pole as a space for performing re-search (re-search space), the center of which is the cylindrical surface obtained by the cylindrical surface search means 28 of coincides with the center C alpha, also the position in the vertical direction (the lower end and the upper end position) is cylindrical surface to set the space is block space and essentially the same detection. In this embodiment, the re-search space is a rectangular parallelepiped with a horizontal cross section. For example, the horizontal cross section can be set larger than that of the block space, and in this embodiment, the width and the depth are each set to be about 10 cm larger.

円柱面再探索手段32は再探索空間内の点群の水平面内での分布に基づいて円柱面の位置(中心座標Cβ及び半径Rβ)を求め、再探索空間の点群のうち当該円柱面の表面上に存在する点群(円柱面点群)を抽出する。ここで、円柱面点群は、例えば、半径が[Rβ,Rβ+ΔR]なる範囲であるリング形状の領域に存在するものを抽出することができる。ΔRは、想定する電柱の表面の点群幅であり、例えば、電柱の表面の凹凸の大きさや点群の位置の測定精度に応じた大きさに設定される。また、多くの電柱は正確には側面がテーパーを有しており、高い位置ほど細くなる。このことを考慮してΔRを設定することもできる。なお、再探索はブロック空間ごとに抽出されている上記残余点群のうち再探索空間内に存在するものを用いて行うことが好適である。 The cylindrical surface re-search unit 32 obtains the position (center coordinate C β and radius R β ) of the cylindrical surface based on the distribution of the point group in the re-search space in the horizontal plane, and among the point group in the re-search space, A point cloud (cylindrical surface point cloud) existing on the surface of the surface is extracted. Here, the cylindrical surface point group, for example, a radius [R β, R β + ΔR ] can extract those present in the region of a ring shape that is in scope. ΔR is an assumed point group width of the surface of the utility pole, and is set to a size according to the measurement accuracy of the unevenness of the surface of the utility pole and the position of the point group, for example. Further, many utility poles have a taper on the side surface, and become thinner at higher positions. In consideration of this, ΔR can be set. Note that the re-search is preferably performed using the remaining point group extracted for each block space and existing in the re-search space.

上述の円柱面探索手段28及び円柱面再探索手段32による円柱面の探索は注目部分空間に設定したブロック空間に対応した高さごとに行った。この探索は、例えば、注目部分空間に設定した複数段のブロック空間の下段から上段へ向かう方向に順番に行うことができる。   The cylindrical surface search by the cylindrical surface search means 28 and the cylindrical surface re-search means 32 described above was performed for each height corresponding to the block space set as the target partial space. This search can be performed in order in the direction from the lower stage to the upper stage of a plurality of block spaces set in the target subspace, for example.

円柱形状決定手段34は、注目部分空間に設定したブロック空間に対応した高さごとに再探索にて抽出された円柱面点群に基づいて、円柱面の三次元形状を求める(S56)。具体的には、円柱形状決定手段34は、注目部分空間に対応して得られた円柱面点群を水平面に射影して、その分布に基づいて円柱面の中心位置C及び半径Rを求める。また、円柱形状決定手段34は再探索で得られた円柱面点群のうち中心C及び半径Rで定義される円柱面上に存在する点群を、円柱面再探索手段32による円柱面点群と同様に抽出する。そして、その点群の最大高度A及び最小高度Aを求める。円柱面の三次元形状は中心C、半径R、最大高度A及び最小高度Aにより特定され、その形状が円柱地物登録手段36により記憶装置6に登録される。本実施形態では円柱形状決定手段34は、円柱面の当該三次元形状を表すワイヤーフレームモデルを生成し、円柱地物登録手段36は当該モデルを構成するラインを記憶装置6に格納する。 The cylindrical shape determining unit 34 obtains the three-dimensional shape of the cylindrical surface based on the cylindrical surface point group extracted by the re-search for each height corresponding to the block space set as the target partial space (S56). Specifically, the cylindrical shape determining unit 34 projects the cylindrical surface point group obtained corresponding to the target partial space onto a horizontal plane, and obtains the center position C and the radius R of the cylindrical surface based on the distribution. Further, the cylindrical shape determining unit 34 selects a point group existing on the cylindrical surface defined by the center C and the radius R from the cylindrical surface point group obtained by the re-search, and the cylindrical surface point group by the cylindrical surface re-search unit 32. Extract in the same way as Then, the maximum height A H and the minimum altitude A L of the point group. Three-dimensional shape of a cylindrical surface is identified by the central C, the radius R, the maximum altitude A H and the minimum altitude A L, the shape is registered in the storage device 6 by cylindrical feature registration unit 36. In this embodiment, the cylindrical shape determining unit 34 generates a wire frame model representing the three-dimensional shape of the cylindrical surface, and the cylindrical feature registering unit 36 stores the lines constituting the model in the storage device 6.

以下、電柱抽出システム2が行う処理をより詳しく説明する。電柱抽出システム2は処理開始時に検索情報を初期化する。この初期化により例えば、記憶装置6やRAM(Random Access Memory)などに設けられる各種の作業領域の記憶内容が消去される。また、部分空間のサイズ(幅W,奥行きD,高さH)など、処理に用いる各種パラメータがユーザの入力により設定されたり、記憶装置6に予め用意されたパラメータセットがRAM等の作業領域に読み込まれる。   Hereinafter, the process performed by the utility pole extraction system 2 will be described in more detail. The utility pole extraction system 2 initializes search information at the start of processing. By this initialization, for example, the storage contents of various work areas provided in the storage device 6 and RAM (Random Access Memory) are erased. Various parameters used for processing such as the size of the partial space (width W, depth D, height H) are set by user input, or a parameter set prepared in advance in the storage device 6 is stored in a work area such as a RAM. Is read.

例えば、部分空間設定手段20が対象空間をX軸方向及びY軸方向に沿ってメッシュ状に分割する場合、部分空間の幅W及び奥行きDがパラメータとして設定されると、それらが当該メッシュの間隔(部分空間のサイズ)となり、対象空間のサイズに応じてX,Y各方向の部分空間の配列個数が定まる。当該配列個数により、X,Y各方向の部分空間の位置を示すインデックスの範囲が決定される。部分空間設定手段20は、部分空間の二次元メッシュ状の配置を表すインデックスを所定の順番で変更し、設定されたインデックスに応じた位置(X,Y各方向の座標範囲)で定義される部分空間を設定する。   For example, when the partial space setting means 20 divides the target space into a mesh shape along the X-axis direction and the Y-axis direction, if the width W and the depth D of the partial space are set as parameters, these are the intervals between the meshes. (Partial space size), and the number of subspaces arranged in the X and Y directions is determined according to the size of the target space. The range of the index indicating the position of the partial space in each of the X and Y directions is determined based on the number of arrays. The partial space setting means 20 changes the index representing the two-dimensional mesh-like arrangement of the partial space in a predetermined order, and is defined by a position (coordinate range in each direction of X and Y) corresponding to the set index. Set the space.

ここで、道路を走行する車両上からレーザ照射を行い点群データを取得した場合、上述したように、点群データが表す三次元形状にて道路等に対応する平面の部分に基づいて基準平面が設定され、道路に沿って当該三次元形状の中心線が設定される。説明を簡単にするために、当該中心線をX軸(つまりY=0)とし、車両が走行する方向にX方向のインデックスが増加し、道幅方向に対応するY方向に関しては、中心線から離れるに従ってインデックスの絶対値が増加するものとする。例えば、Y方向のインデックスは中心線の位置では0とし、走行方向に対して左向きに、1,2,3,・・・と設定し、右向きには−1,−2,−3,・・・と設定することができる。この場合、部分空間設定手段20は例えば、X方向のインデックスを順番にインクリメントし、X方向のインデックスの各値にて、Y軸の正方向と負方向との両方向にY方向のインデックスを変化させる。すなわち、部分空間設定手段20はX方向の或るインデックスの値にて、Y方向のインデックスを0から順番に増加させて部分空間を設定し、また−1から順番に減少させて部分空間を設定する。   Here, when the point cloud data is acquired by performing laser irradiation from the vehicle traveling on the road, as described above, the reference plane is based on the portion of the plane corresponding to the road or the like in the three-dimensional shape represented by the point cloud data. Is set, and the center line of the three-dimensional shape is set along the road. In order to simplify the explanation, the center line is assumed to be the X axis (ie, Y = 0), the index in the X direction increases in the direction in which the vehicle travels, and the Y direction corresponding to the road width direction leaves the center line. It is assumed that the absolute value of the index increases according to For example, the index in the Y direction is set to 0 at the position of the center line, set to 1, 2, 3,... To the left with respect to the traveling direction, and set to −1, −2, −3,.・ Can be set. In this case, for example, the subspace setting unit 20 sequentially increments the index in the X direction, and changes the index in the Y direction in both the positive direction and the negative direction of the Y axis at each value of the index in the X direction. . That is, the partial space setting means 20 sets the partial space by increasing the index in the Y direction from 0 in order of a certain index value in the X direction, and sets the partial space by decreasing in order from -1. To do.

このように設定した部分空間(一次部分空間)ごとに、後述する電柱検索処理を行う。さらに、当該部分空間ごとに、その中の点群における最大標高の点を検索して、その点を水平面内での中心とした部分空間(二次部分空間)を設定して、一次部分空間と同様の電柱検索処理を行う。   For each partial space (primary partial space) set in this way, a utility pole search process described later is performed. Further, for each subspace, a point of the maximum elevation in the point cloud is searched, a subspace (secondary subspace) centered in the horizontal plane is set, and the primary subspace and A similar utility pole search process is performed.

図3及び図4は電柱検索処理の概略のフロー図である。部分空間選択手段22は順次設定される部分空間に包含されている点群を例えば、ハードディスク等の記憶装置6からRAM等の作業領域に取り込む(S60)。部分空間に取り込んだ点群内に所定閾値Th1以上の個数の点群が存在し(S62にて「Yes」の場合)、かつ当該点群の分布範囲の最大高度APMAXが所定閾値Th2以上である場合(S64にて「Yes」の場合)、部分空間選択手段22は当該部分空間を注目部分空間と判断する。一方、部分空間内の点群の個数が閾値Th1未満である場合(S62にて「No」の場合)、及び当該点群の最大高度APMAXが閾値Th2未満である場合(S64にて「No」の場合)、当該部分空間は注目部分空間とは判定されず、当該部分空間についての以降の処理は行われない。 3 and 4 are schematic flowcharts of the utility pole search process. The partial space selection means 22 takes in the point group included in the partial spaces that are sequentially set, for example, from the storage device 6 such as a hard disk into a work area such as a RAM (S60). There are a number of point clouds equal to or greater than the predetermined threshold Th1 in the point cloud captured in the partial space (in the case of “Yes” in S62), and the maximum altitude A PMAX of the distribution range of the point cloud is equal to or greater than the predetermined threshold Th2. In some cases (in the case of “Yes” in S64), the partial space selection unit 22 determines that the partial space is the target partial space. On the other hand, when the number of point groups in the subspace is less than the threshold Th1 (in the case of “No” in S62), and when the maximum altitude A PMAX of the point group is less than the threshold Th2 (“No in S64” ”), The subspace is not determined as the target subspace, and the subsequent processing for the subspace is not performed.

ブロック空間設定手段24は、注目部分空間の高さ方向に積み重なる複数のブロック空間を順次設定する。例えば、ブロック空間設定手段24は注目部分空間の下側の位置から上方へブロック空間を順次設定し、ブロック空間の上端の高さが当該注目部分空間の点群の最大高度APMAXを超えると、当該注目部分空間でのブロック空間の設定を終了する。チェック対象高度hはこの動作を制御するための変数であり、hの初期値として検索開始高度(最初に設定するブロック空間の下端の高さにオフセット値を加えた高さ)が設定される(S66)。基準面に近いブロック空間内にはガードレールや柵、植栽等といった検出対象以外の地物が多いため、3〜5m程度のオフセット値を設けることが好ましい。オフセット値はユーザが入力装置8を操作して調整可能である。hはブロック空間を設定する度に、ブロック空間の高さHを加算されて更新され(S70)、ブロック空間設定手段24は、更新されたhを上端高度とする高さHのブロック空間を生成し、当該ブロック空間に点群を取り込む(S72)。 The block space setting means 24 sequentially sets a plurality of block spaces that are stacked in the height direction of the target partial space. For example, the block space setting means 24 sequentially sets the block space from the lower position of the target partial space upward, and when the height of the upper end of the block space exceeds the maximum altitude A PMAX of the point group of the target partial space, The setting of the block space in the target partial space is finished. The check target altitude h C is a variable for controlling this operation, and the search start altitude (the height obtained by adding an offset value to the height of the lower end of the block space to be set first) is set as an initial value of h C. (S66). Since there are many features other than detection objects such as guardrails, fences, and planting in the block space close to the reference plane, it is preferable to provide an offset value of about 3 to 5 m. The offset value can be adjusted by the user operating the input device 8. h C is updated by adding the height H B of the block space every time the block space is set (S 70), and the block space setting means 24 has a height H B with the updated h C as the upper end height. A block space is generated and a point cloud is taken into the block space (S72).

ブロック空間設定手段24は生成したブロック空間に点群が存在しなければ(S74にて「No」の場合)、処理S70に戻り次のブロック空間を生成する。   If the point space does not exist in the generated block space (in the case of “No” in S74), the block space setting means 24 returns to the processing S70 and generates the next block space.

一方、生成したブロック空間に点群が存在する場合(S74にて「Yes」の場合)、当該ブロック空間での壁面探索手段26、円柱面探索手段28、再探索空間設定手段30及び円柱面再探索手段32による処理が開始される(図4のノードAへ処理が進む)。   On the other hand, when a point cloud exists in the generated block space (in the case of “Yes” in S74), the wall surface search means 26, the cylindrical surface search means 28, the re-search space setting means 30 and the cylindrical surface re-establishment in the block space. Processing by the search means 32 is started (processing proceeds to node A in FIG. 4).

当該ブロック空間について壁面判定が実施されていなければ(S76にて「No」の場合)壁面探索手段26による壁面判定が行われる(S78)。当該壁面判定処理S78の判定結果、または既に壁面判定が実施されている場合(S76にて「Yes」の場合)における判定結果が、当該ブロック空間に壁面以外のものが存在することを示すものであれば(S80にて「No」の場合)、当該ブロック空間における電柱の抽出処理が行われる(S82)。一方、壁面判定の結果が当該ブロック空間に壁面のみ存在することを示すものである場合は(S80にて「Yes」の場合)、電柱抽出処理S82は行われない。   If the wall surface determination is not performed for the block space (in the case of “No” in S76), the wall surface determination by the wall surface searching means 26 is performed (S78). The determination result of the wall surface determination process S78 or the determination result when the wall surface determination has already been performed (in the case of “Yes” in S76) indicates that there is something other than the wall surface in the block space. If there is (in the case of “No” in S80), the utility pole extraction process in the block space is performed (S82). On the other hand, when the result of the wall surface determination indicates that only the wall surface exists in the block space (in the case of “Yes” in S80), the utility pole extraction process S82 is not performed.

以上の処理S70〜S82はチェック対象高度hが最大高度APMAXより小さい間、繰り返される(S68,S84)。 Above processing S70~S82 Between checked altitude h C is the maximum altitude A PMAX smaller, repeated (S68, S84).

後述するように電柱抽出処理S82では円柱面探索手段28と円柱面再探索手段32とにより2回の円柱面の探索が行われ、円柱面が検出されたブロック空間からは円柱面点群が抽出される。円柱形状決定手段34は、後述する円柱面探索手段28と同様の手法で、注目部分空間に対応して抽出された円柱面点群の水平面での分布に基づいて円柱面の中心位置C及び半径Rを算出する(S86)。また、円柱形状決定手段34は、算出した中心C及び半径Rで定義される円を包含する水平断面を有する柱状の直方体の空間を定義し、当該空間に存在する点群を取り込む(S88)。当該直方体の垂直の中心軸は円の中心Cに位置し、一辺が直径2Rに応じた大きさの正方形の水平断面に設定される。円柱面探索手段28等によるここまでの検索処理に対応して、例えば、当該直方体の上端、下端の高さは注目部分空間内の点群の最大高度APMAX、最小高度APMINに設定することができる。 As will be described later, in the utility pole extraction process S82, the cylindrical surface search means 28 and the cylindrical surface re-search means 32 search the cylindrical surface twice, and a cylindrical surface point group is extracted from the block space where the cylindrical surface is detected. Is done. The cylindrical shape determining means 34 is the same method as the cylindrical surface searching means 28 described later, and based on the distribution on the horizontal plane of the cylindrical surface point group extracted corresponding to the target partial space, the center position C and radius of the cylindrical surface R is calculated (S86). Further, the cylindrical shape determining means 34 defines a columnar rectangular parallelepiped space having a horizontal cross section including a circle defined by the calculated center C and radius R, and takes in a point cloud existing in the space (S88). The vertical center axis of the rectangular parallelepiped is located at the center C of the circle, and one side is set to a square horizontal section having a size corresponding to the diameter 2R. Corresponding to the search processing so far performed by the cylindrical surface search means 28 and the like, for example, the heights of the upper and lower ends of the rectangular parallelepiped are set to the maximum altitude A PMAX and the minimum altitude A PMIN of the point group in the target subspace. Can do.

円柱形状決定手段34は処理S88にて設定した空間内の点群のうち水平面内の位置が中心C及び半径Rで定義される円周上にあるものを抽出し、抽出された点群の高度範囲の最大値及び最小値をそれぞれ電柱形状の最大高度A及び最小高度Aとする(S90)。そして、中心C、半径R、最大高度A及び最小高度Aによって特定される円柱面の形状を表すワイヤーフレームモデルが生成され(S92)、円柱地物登録手段36は当該モデルを構成するラインを記憶装置6に登録する(S94)。 The cylindrical shape determining means 34 extracts a point group in the space set in step S88 that has a position in the horizontal plane on the circumference defined by the center C and the radius R, and the height of the extracted point group. range of the maximum value and the minimum value respectively a maximum altitude a H and the minimum altitude a L telephone poles shaped (S90). Then, the center C, the radius R, a wire frame model representing the shape of a cylindrical surface which is specified by the maximum altitude A H and the minimum altitude A L is generated (S92), a cylindrical feature registration unit 36 lines constituting the model Is registered in the storage device 6 (S94).

次に壁面判定処理S78及び電柱抽出処理S82を説明する。図5、図6は壁面判定処理S78の概略のフロー図であり、図5、図6はノードBにてつながる一連の処理を示している。また、図7は壁面判定処理S78におけるブロック空間内での壁面を検出する処理S100〜S104を説明する模式図である。図7は、ブロック空間を上面から見た図であり、ブロック空間の幅W及び奥行きDで定義される矩形50と、ブロック空間内の点群のX−Y面内での配置の一例が示されている。壁面探索手段26は、ブロック空間内の点群から任意の2つのデータ点PA,PBを選択し、それら2点を両端とするX−Y面内での線分L0をエッジ(水平面内壁面位置)の候補線として設定する(S100)。そして、線分L0を中心としてその両側にそれぞれ幅w(合計幅2w)の帯状領域EAを設定する。ブロック空間に一致した高さ範囲で、かつ帯状領域EAを水平断面とする直方体の壁面判定空間を設定し、当該空間内に存在する点群を取り込む(S102)。壁面探索手段26は当該空間の点群が壁面として分離可能か判定する(S104)。例えば、当該判定処理において壁面探索手段26は、ブロック空間内の点群のうちX−Y平面での座標が当該領域EA内に位置するデータ点の個数をカウントする。データ点が領域EA内であるか否かは例えば、X−Y平面上での当該データ点から線分L0への垂線の長さがw以下であるか否かによって判定可能である。また、エッジの条件として、領域EA(又は壁面判定空間)内の点群が表す三次元形状が平坦でないことを課す。具体的には、壁面探索手段26は、領域EA内に包含されるデータ点の高低差(最大標高と最小標高との差)ΔZが予め設定した段差閾値γ以上であれば平坦ではないと判定する。   Next, the wall surface determination process S78 and the utility pole extraction process S82 will be described. 5 and 6 are schematic flowcharts of the wall surface determination process S78. FIGS. 5 and 6 show a series of processes connected to the node B. FIG. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the processes S100 to S104 for detecting the wall surface in the block space in the wall surface determination process S78. FIG. 7 is a top view of the block space, and shows an example of the arrangement of the rectangle 50 defined by the width W and the depth D of the block space and the point group in the XY plane in the block space. Has been. The wall surface search means 26 selects arbitrary two data points PA and PB from the point group in the block space, and uses the line segment L0 in the XY plane having these two points as both edges as the edge (horizontal plane inner wall surface position). ) As a candidate line (S100). Then, strip-like areas EA each having a width w (total width 2w) are set on both sides of the line segment L0. A rectangular parallelepiped wall surface determination space having a height range matching the block space and having the strip-shaped area EA as a horizontal cross section is set, and a point group existing in the space is captured (S102). The wall surface search means 26 determines whether the point group of the space can be separated as a wall surface (S104). For example, in the determination process, the wall surface search means 26 counts the number of data points whose coordinates on the XY plane are located in the area EA among the point group in the block space. Whether or not the data point is in the area EA can be determined by whether or not the length of the perpendicular line from the data point to the line segment L0 on the XY plane is w or less, for example. In addition, the edge condition imposes that the three-dimensional shape represented by the point group in the area EA (or the wall surface determination space) is not flat. Specifically, the wall surface search means 26 determines that the data point included in the area EA is not flat if the height difference (difference between the maximum elevation and the minimum elevation) ΔZ is equal to or greater than a preset step threshold γ. To do.

ここで、幅wはパラメータであり、壁面に対応するデータ点のエッジに直交する方向の位置のばらつきを吸収する。例えば、wは3cm程度とすることができる。また、高低差の閾値γは例えば2cm程度に設定できる。   Here, the width w is a parameter and absorbs the variation in the position in the direction orthogonal to the edge of the data point corresponding to the wall surface. For example, w can be about 3 cm. The height difference threshold γ can be set to about 2 cm, for example.

壁面探索手段26は、ブロック空間内の2つのデータ点の全ての組み合わせについて候補線を設定して上述の判定を行い、領域EA内に所定基準以上に集まり、かつΔZが閾値γ以上である線分L0をブロック空間にて探索し、当該線分L0を点群集中線分とする。当該基準は例えば、壁面の位置にて想定される点群の個数とすることができ、当該個数はレーザスキャンの点密度や壁面判定空間の大きさ等に応じて設定される。また、当該基準はブロック空間内の点群の個数に占める壁面判定空間内の点群の個数の比率で定義することもできる。例えば、壁面探索手段26は、領域EA内にデータ点が最も多く集まる線分L0を点群集中線分と定める。   The wall surface search means 26 sets candidate lines for all combinations of two data points in the block space, performs the above-described determination, gathers in the area EA above a predetermined reference, and ΔZ is a threshold γ or more. The segment L0 is searched in the block space, and the segment L0 is set as a point group concentrated segment. The reference can be, for example, the number of point groups assumed at the position of the wall surface, and the number is set according to the point density of the laser scan, the size of the wall surface determination space, or the like. The reference can also be defined by the ratio of the number of point groups in the wall determination space to the number of point groups in the block space. For example, the wall surface searching means 26 determines a line segment L0 where the most data points are collected in the area EA as a point group concentrated line segment.

点群集中線分が検出されなかった場合、処理対象としているブロック空間の点群は壁面として分離できないと判断され(S106にて「No」の場合)、壁面以外の地物等によるものと判断される(S108)。   When the point group concentration line segment is not detected, it is determined that the point group in the block space to be processed cannot be separated as a wall surface (in the case of “No” in S106), and is determined to be due to features other than the wall surface. (S108).

一方、点群集中線分が検出された場合、当該線分は壁面のエッジであり、壁面判定空間内の点群は壁面によるものとして分離可能である(S106にて「Yes」の場合)。しかし、本実施形態では既に述べたように、さらに当該点群集中線分に対する連接線分を探索した上で壁面か否かの判定を行う。この連接線分の探索処理を図5、図6に基づいて説明する。壁面探索手段26はブロック空間にて検出された点群集中線分の一方端につながる連接線分と他方端につながる連接線分とをそれぞれ、点群集中線分の延長線に対する角度を変えて探索する。   On the other hand, when a point group concentrated line segment is detected, the line segment is an edge of the wall surface, and the point group in the wall surface determination space can be separated as a wall surface (in the case of “Yes” in S106). However, in the present embodiment, as already described, it is further determined whether or not it is a wall surface after searching for a connected line segment with respect to the point cloud concentration line segment. The search process for the connected line segment will be described with reference to FIGS. The wall surface search means 26 changes the angle of the connected line segment connected to one end and the connected line segment connected to the other end of the point group concentrated line segment detected in the block space with respect to the extension line of the point group concentrated line segment. Explore.

例えば、点群集中線分の一方端においては、当該線分の延長線の向きを探索角度θ=0°として、当該延長線に対して右側にθを2°ずつ90°まで角度を変え、設定した各探索角度θにて連接線分が存在するかを調べる(S110)。各探索角度θでは、基本的にブロック空間での点群集中線分の探索と同様の処理で、連接線分となる点群集中線分が存在するかを調べる。具体的には、処理S100〜S106で検出されている点群集中線分の一方端につながる壁面判定空間を設定する。当該壁面判定空間は領域EAと同様の長方形の平面形状に設定される。当該長方形はその短辺の中点を点群集中線分の一方端に接続され、その長辺に沿った中心線を探索角度θに一致させて配置される。設定された壁面判定空間内に存在する点群を処理S102と同様に取り込み、処理S104と同様にして当該点群が壁面として分離可能か判定する(S112)。   For example, at one end of the point cloud concentration line segment, the direction of the extension line of the line segment is set to a search angle θ = 0 °, and θ is changed to 90 ° by 2 ° on the right side with respect to the extension line, It is examined whether or not a connected line segment exists at each set search angle θ (S110). At each search angle θ, it is checked whether or not there is a point group concentrated line segment that becomes a connected line segment by basically the same processing as the search of the point group concentrated line segment in the block space. Specifically, a wall surface determination space connected to one end of the point cloud concentration line segment detected in steps S100 to S106 is set. The wall surface determination space is set to a rectangular planar shape similar to the area EA. The rectangle is arranged such that the midpoint of the short side is connected to one end of the point cloud concentration line segment, and the center line along the long side coincides with the search angle θ. A point cloud existing in the set wall surface determination space is taken in the same manner as in step S102, and it is determined whether the point group can be separated as a wall surface in the same manner as in step S104 (S112).

当該探索にて壁面として分離できる点群が検出された場合(S114にて「Yes」の場合)、そのときの壁面判定空間の領域EAの中心線分L0が、連接線分を構成する点群集中線分となる。連接線分が検出されると元のブロック空間にて検出された点群集中線分は壁面のエッジであり、その壁面判定空間内の点群は壁面によるものとして分離可能であると判断される(S116)。   When a point cloud that can be separated as a wall surface is detected in the search (in the case of “Yes” in S114), the point cloud that the center line segment L0 of the area EA of the wall surface determination space at that time constitutes a connected line segment Middle line segment. When a connected line segment is detected, the point cloud concentration line segment detected in the original block space is an edge of the wall surface, and it is determined that the point cloud in the wall surface determination space can be separated as a wall surface. (S116).

この点群集中線分の一方端における右側角度範囲での探索処理(S110〜S118)と同様に、点群集中線分の一方端における左側角度範囲での探索処理(S120〜S128)、点群集中線分の他方端における右側角度範囲での探索処理(S130〜S138)、及び点群集中線分の他方端における左側角度範囲での探索処理(S140〜S148)が行われる。これら4つの角度範囲での探索処理のいずれにおいても連接線分が検出されなかった場合は、元のブロック空間にて検出された点群集中線分は壁面のエッジではないと判断される(S150)。   Similar to the search processing in the right angle range at one end of this point cloud concentration line segment (S110 to S118), the search processing in the left angle range at one end of the point cloud concentration line segment (S120 to S128), the point cloud collection Search processing in the right angle range at the other end of the middle line segment (S130 to S138) and search processing in the left angle range at the other end of the point group concentrated line segment (S140 to S148) are performed. If the connected line segment is not detected in any of the search processes in these four angle ranges, it is determined that the point cloud concentration line segment detected in the original block space is not an edge of the wall surface (S150). ).

図8は電柱抽出処理S82の概略のフロー図である。円柱面探索手段28はブロック空間内の処理対象となる点群を取り込む(S200)。ここで、当該ブロック空間内に壁面判定処理S78で壁面として分離された点群が存在する場合には、円柱面探索手段28はブロック空間内に存在する点群のうち当該点群を除いた残りの点群を円柱面探索の処理対象とする。ブロック空間内に処理対象とする点群が存在する場合には(S202にて「Yes」の場合)実質的な円柱面探索処理が開始され、円柱面探索手段28がブロック空間内の処理対象点群に基づいて円柱面の中心Cα及び半径Rαを求める処理を行う(S204)。 FIG. 8 is a schematic flowchart of the utility pole extraction process S82. The cylindrical surface search means 28 takes in a point group to be processed in the block space (S200). Here, when there is a point group separated as a wall surface in the wall surface determination processing S78 in the block space, the cylindrical surface search means 28 leaves the point group excluded from the point group existing in the block space. Are set as processing targets of the cylindrical surface search. When there is a point group to be processed in the block space (in the case of “Yes” in S202), a substantial cylindrical surface search process is started, and the cylindrical surface search means 28 performs processing target points in the block space. Based on the group, a process of obtaining the center C α and the radius R α of the cylindrical surface is performed (S204).

この中心Cα[XCα,YCα]、及び半径Rαを算出する処理を説明する。円柱面探索手段28は、点群から任意の3点(P1[XP1,YP1],P2[XP2,YP2],P3[XP3,YP3])を選択する。中心Cα及び半径Rαで定義される円がこれら3点を通る場合、以下の(1)〜(3)式が得られる。
(XCα−XP1 +(YCα−YP1 = Rα ・・・・・(1)
(XCα−XP2 +(YCα−YP2 = Rα ・・・・・(2)
(XCα−XP3 +(YCα−YP3 = Rα ・・・・・(3)
Processing for calculating the center C α [X , Y ] and the radius R α will be described. The cylindrical surface search means 28 selects arbitrary three points (P1 [X P1 , Y P1 ], P2 [X P2 , Y P2 ], P3 [X P3 , Y P3 ]) from the point group. When the circle defined by the center C α and the radius R α passes through these three points, the following equations (1) to (3) are obtained.
(X -X P1 ) 2 + (Y -Y P1 ) 2 = R α 2 (1)
(X -X P2 ) 2 + (Y -Y P2 ) 2 = R α 2 (2)
(X -X P3 ) 2 + (Y -Y P3 ) 2 = R α 2 (3)

これらを連立させて解くことでXCα,YCα及びRαが算出される。ここで、半径がどの程度の大きさであるかは、検出しようとする円柱形状地物に応じて想定可能である。電柱を抽出する本システムでは、直径は大まかには20cm程度であることから、半径を10cm前後の範囲と仮定することができる。このことから、算出された半径Rαが当該範囲に該当しない場合は、選択した3点P1〜P3は電柱の円柱面上の点ではないと判断する。 X , Y and R α are calculated by solving them together. Here, the magnitude of the radius can be assumed according to the cylindrical feature to be detected. In the present system for extracting the utility pole, the diameter is roughly about 20 cm, so the radius can be assumed to be in the range of about 10 cm. Therefore, if the calculated radius R alpha does not correspond to the range, three P1~P3 selected is determined not to a point on the cylindrical surface of the utility pole.

また、半径Rαが当該範囲に該当する場合には、ブロック空間内の点群のうち、算出した円柱面上の点の数NONと円柱面より内側の点の数NINとを数える。具体的には、ブロック空間内の点群から任意の点を順次選択し、当該点のX−Y面内での位置の中心Cαからの距離rを算出する。r>Rα+ΔRである場合は、選択した点は、想定する電柱の表面の点群幅より外側に位置するものであるとしてカウントしない。一方、Rα≦r≦Rα+ΔRである場合は、NONをカウントアップする。また、r<Rαである場合は、NINをカウントアップする。 When the radius R α falls within the range, the calculated number N ON of points on the cylindrical surface and the number N IN of points inside the cylindrical surface are counted. Specifically, an arbitrary point is sequentially selected from a point group in the block space, and a distance r from the center C α of the position in the XY plane of the point is calculated. When r> R α + ΔR, the selected point is not counted as being located outside the point group width on the assumed surface of the utility pole. On the other hand, if R α ≦ r ≦ R α + ΔR counts up N ON. Also, if a r <R alpha, counts up the N IN.

ブロック空間内の点群の全てについて上記rの判定を行った結果、電柱内部の点が1点でも存在する場合、つまりNINが0でない場合は、選択した3点P1〜P3は電柱の円柱面上の点ではないと判断する。一方、NINが0である場合は、当該3点P1〜P3に基づいて得られた円(中心Cα及び半径Rα)について円周上の点の数NONを記録する。 Results for all the point group in the block space was determined of the r, if the internal telephone poles point also exists at one point, that is, when N IN is not zero, three P1~P3 that the selected utility poles cylinder Judge that it is not a point on the surface. On the other hand, when N IN is 0, the number N ON of points on the circumference is recorded for a circle (center C α and radius R α ) obtained based on the three points P1 to P3.

円柱面探索手段28はブロック空間内の残余点群から選択する任意の3点P1〜P3の全ての組み合わせについて上記計算を行い、円周上の点の数NONが最も多い円柱面を当該ブロック空間における電柱の円柱面の候補とする。 The cylindrical surface search means 28 performs the above calculation for all combinations of arbitrary three points P1 to P3 selected from the remaining point group in the block space, and determines the cylindrical surface having the largest number of points N ON on the circumference of the block. A candidate for a cylindrical surface of a utility pole in space.

候補となる円柱面が特定された場合、つまりその中心Cαが算出できた場合は(S206にて「Yes」の場合)、再探索処理が行われる。一方、中心Cαが算出できなかった場合は(S206にて「No」の場合)、電柱抽出処理S82を終了する。 When a candidate cylindrical surface is specified, that is, when the center C α can be calculated (in the case of “Yes” in S206), a re-search process is performed. On the other hand, (the case of "No" in S206) If the center C alpha can not be calculated, and ends the utility pole extraction processing S82.

図9は、再探索処理が行われる再探索空間の一例を示す模式図である。図9は、対象空間を上から見た図であり、水平面内での或るブロック空間の配置(矩形50)、再探索空間の配置(矩形60)、及び電柱の円柱面から得られる点群62の分布が示されている。再探索空間は、水平断面の中心を円柱面探索手段28により特定された中心Cαに一致させ、また矩形60の一辺を矩形50より10cm程度大きく設定される。これにより、再探索空間には、ブロック空間にて検出された円柱面候補についてその表面に存在する点群としてブロック空間内に存在する点群だけでなく、その隣接空間に存在する点群まで取り込むことができる。 FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a re-search space in which the re-search process is performed. FIG. 9 is a view of the target space from above, and a point group obtained from the arrangement of a certain block space (rectangle 50), the arrangement of a re-search space (rectangle 60), and the cylindrical surface of the utility pole in the horizontal plane. 62 distributions are shown. The re-search space is set so that the center of the horizontal cross section coincides with the center C α specified by the cylindrical surface search means 28 and one side of the rectangle 60 is larger than the rectangle 50 by about 10 cm. As a result, the re-search space captures not only the point group existing in the block space but also the point group existing in the adjacent space as the point group existing on the surface of the cylindrical surface candidate detected in the block space. be able to.

図8を用いて、円柱面探索手段28による初回の探索処理(S200〜S206)に続く再探索処理を説明する。再探索空間設定手段30は再探索空間を設定し、当該空間内に存在する点群が処理対象点群としてRAM等の作業領域に読み込まれる(S208)。円柱面再探索手段32は再探索空間内の処理対象点群に基づいて円柱面の中心Cβ及び半径Rβを求める処理を行う(S210)。この処理は、基本的に初回の探索処理S204と同様に行うことができる。円周全体を包含し得る再探索空間を用い、かつ初回検索にて円柱面の候補が検出された点群が用いられるので、再探索処理は初回よりも好適な精度で円柱面を検出できる可能性が高い。また、精度向上のために本実施形態では、点群から4点P1〜P4を選択し、それら4点を通る円を断面とする円柱面を探索する。当該4点を通る円柱面が特定された場合、つまりその中心Cβが算出できた場合は(S212にて「Yes」の場合)、再探索空間の中心をCαからCβにずらして(S214)、これにより位置が修正された再探索空間内の点群のうち中心Cβ及び半径Rβで定義される円柱面の表面上に存在する上述の円柱面点群を抽出する(S216)。 The re-search process following the initial search process (S200 to S206) by the cylindrical surface search means 28 will be described with reference to FIG. The re-search space setting means 30 sets a re-search space, and a point group existing in the space is read into a work area such as a RAM as a processing target point group (S208). The cylindrical surface re-search unit 32 performs processing for obtaining the center C β and the radius R β of the cylindrical surface based on the processing target point group in the re-search space (S210). This process can be performed basically in the same manner as the first search process S204. Using a re-search space that can encompass the entire circumference and using a point cloud where candidates for the cylindrical surface were detected in the initial search, the re-search process can detect the cylindrical surface with better accuracy than the initial search. High nature. Moreover, in this embodiment, in order to improve accuracy, four points P1 to P4 are selected from the point group, and a cylindrical surface whose cross section is a circle passing through these four points is searched. When the cylindrical surface passing through the four points is specified, that is, when the center C β can be calculated (“Yes” in S212), the center of the re-search space is shifted from C α to C β ( S214), thereby present on the surface of the cylindrical surface defined by the center C beta and radius R beta out of the points of the re-search space position is corrected to extract the cylindrical surface point group described above (S216) .

電柱抽出処理S82は処理S216にて円柱面点群を抽出すると終了する。また、ブロック空間内に処理対象とする点群が存在しない場合(S202にて「No」の場合)、及び中心Cα又はCβを算出できない場合(S206及びS212のいずれかにて「No」の場合)には円柱面点群を抽出せずに終了する。 The utility pole extraction process S82 ends when the cylindrical surface point group is extracted in the process S216. Further, when there is no point group to be processed in the block space (in the case of “No” in S202), and when the center C α or C β cannot be calculated (“No” in any of S206 and S212). In the case of), the process is terminated without extracting the cylindrical surface point group.

注目部分空間に設定される複数段のブロック空間について上述の電柱抽出処理S82を行い、円柱面点群が抽出されると、既に述べたように円柱形状決定手段34が当該円柱面点群に基づいて、円柱面を特定するパラメータとして中心C、半径R、最大高度A及び最小高度Aを求める(S86〜S90)。 When the above-described utility pole extraction processing S82 is performed on a plurality of block spaces set as the target partial space and the cylindrical surface point group is extracted, the cylindrical shape determining means 34 is based on the cylindrical surface point group as described above. Te, center C, the radius R, the maximum seek altitude a H and the minimum altitude a L as a parameter for specifying a cylindrical surface (S86~S90).

円柱形状決定手段34は当該パラメータによって特定される円柱面の形状を表すワイヤーフレームモデルを生成し(S92)、円柱地物登録手段36は当該モデルを構成するラインを記憶装置6に登録する(S94)。図10は電柱形状の登録処理の概略のフロー図である。中心C及び半径Rで定義される円を近似した多角形のラインが生成される(S250)。この生成したラインの位置に既に他の図形が登録済みではないか調べられる(S252)。他の図形が登録済みである場合は(S254にて「Yes」の場合)、電柱と他の地物との領域が重複していることを意味し検出結果が正しくないことが推定される。よって、この場合は電柱形状の登録は行わない。一方、他の図形が登録済みでない場合は(S254にて「No」の場合)、電柱形状を表すワイヤーモデルを構成するラインを登録する(S256)。具体的には、電柱の円柱面の最大高度Aでの断面の円を近似するライン、最小高度Aでの断面の円を近似するライン、及びそれら最大高度の円を近似する多角形の頂点と最小高度の円を近似する多角形の頂点とを結ぶ電柱側面のラインが求められ登録される(S256)。 The cylindrical shape determining means 34 generates a wire frame model representing the shape of the cylindrical surface specified by the parameter (S92), and the cylindrical feature registering means 36 registers the lines constituting the model in the storage device 6 (S94). ). FIG. 10 is a schematic flowchart of the utility pole shape registration process. A polygonal line approximating a circle defined by the center C and the radius R is generated (S250). It is checked whether another figure has already been registered at the position of the generated line (S252). If another figure has already been registered (in the case of “Yes” in S254), it means that the areas of the utility pole and other features overlap, and it is estimated that the detection result is not correct. Therefore, in this case, the utility pole shape is not registered. On the other hand, if no other graphic has been registered (“No” in S254), the lines constituting the wire model representing the utility pole shape are registered (S256). Specifically, utility pole line approximating the largest circle of the cross section of a highly A H of the cylindrical surface, the minimum altitude A line approximating a circle cross section at L, and the maximum polygon that approximates the altitude of the circle thereof A line on the side of the utility pole that connects the vertex and the vertex of the polygon that approximates the circle of the minimum height is obtained and registered (S256).

以上説明した電柱検索処理は上述したように一次部分空間及び二次部分空間について行われる。二次部分空間は基本的には一次部分空間に対してずれた位置に設定され、互いにずれた部分空間について電柱検索処理を行うことで、いずれか一方の電柱検索処理では抽出漏れとなる電柱を他方の電柱検索処理で抽出することが可能となる。すなわち、一次部分空間についての電柱検索処理と二次部分空間についての電柱検索処理とが互いに補完して電柱を好適に検出することが可能となる。   The utility pole search process described above is performed for the primary subspace and the secondary subspace as described above. The secondary subspace is basically set at a position shifted with respect to the primary subspace, and the utility pole search process is performed on the subspaces that are shifted from each other, so that any one of the utility poles that are not extracted in one of the utility pole search processes. It becomes possible to extract by the other telephone pole search process. That is, the utility pole search process for the primary subspace and the utility pole search process for the secondary subspace complement each other, and the utility pole can be suitably detected.

具体的には、電柱の円柱面の全周のうちレーザスキャナで走査される範囲は一般には一部であり、例えば、比較的狭い中心角の円弧状の面から得られた点群が、複数の部分空間に跨がって位置すると各部分空間に分割された点群は壁面と誤認識されやすい。当該誤認識が起こると当該点群は壁面判定S78で除去され、電柱として抽出されない。これに対して、部分空間をずらして設定することで、円弧状の面から得られた点群を分割されないようにしたり分割数を減らしたりすることができ、壁面と判定されにくくすることができる。   Specifically, the range scanned by the laser scanner is generally a part of the entire circumference of the cylindrical surface of the utility pole. For example, a plurality of point groups obtained from an arc-shaped surface having a relatively narrow central angle are provided. The point cloud divided into each partial space is easily misrecognized as a wall surface. When the erroneous recognition occurs, the point group is removed in the wall surface determination S78 and is not extracted as a utility pole. On the other hand, by setting the partial space to be shifted, it is possible to prevent the point group obtained from the arc-shaped surface from being divided or to reduce the number of divisions, and to make it difficult to determine the wall surface. .

また、電柱は例えば、家屋への電線引き込みのため軒先に設置される場合がある。勾配屋根の軒先から得られる点群は水平面内での分布範囲が広く、また高さ方向の分布範囲は狭いため、壁面と判定されにくい。そのため、電柱抽出処理S82の処理対象となるブロック空間内の点群に屋根の点群が混入し、円柱面を好適に抽出できないことが起こり得る。この場合も、部分空間をずらせば、いずれかの部分空間では電柱以外の点群の影響が軽減され電柱を抽出できる可能が高まる。   In addition, for example, there is a case where a utility pole is installed at an eaves end for drawing an electric wire into a house. The point cloud obtained from the eaves of the sloped roof has a wide distribution range in the horizontal plane, and since the distribution range in the height direction is narrow, it is difficult to be determined as a wall surface. Therefore, it may happen that the point group of the roof is mixed into the point group in the block space to be processed in the utility pole extraction process S82, and the cylindrical surface cannot be suitably extracted. Also in this case, if the partial space is shifted, the influence of the point group other than the utility pole is reduced in any of the partial spaces, and the possibility that the utility pole can be extracted increases.

なお、上述したように通常、電柱はテーパー形状であり、コンクリート製の電柱は例えば、75cm上に行くほど直径が1cm小さくなる。既に述べたように、ΔRの設定にはこれを考慮することが好適である。具体的には、円柱面の初回の探索や再探索を行うブロック空間や再探索空間の高さHでの直径の変化量の1/2をΔRに含めることができる。また、円柱面の半径RαやRβについて上述の実施形態では10cm前後と仮定して円柱面の断面の円を特定した。この仮定に係る半径を処理対象とするブロック空間や再探索空間が設定される高度に応じて変化させてもよい。また、上述の処理S86では、高さ方向の複数段の再探索空間それぞれから抽出された円柱面点群を水平面に射影して中心C及び半径Rを求めた。これに対し、それら複数段から抽出された円柱面点群が存在する円柱面がテーパーを有していることを前提として、処理S86を当該円柱面点群の三次元分布に適合する円錐面を算出する処理に代えてもよい。 As described above, the utility pole is usually tapered, and the diameter of the concrete utility pole is reduced by 1 cm as it goes up, for example, 75 cm. As already described, it is preferable to consider this when setting ΔR. Specifically, it is possible to include a half of the amount of change in diameter at a height H B of the block space and re-search space for the first time the discovery and re-discovery of the cylindrical surface to [Delta] R. Further, in the above-described embodiment, the circular radius of the cross section of the cylindrical surface is specified on the assumption that the radius R α or R β of the cylindrical surface is around 10 cm. The radius according to this assumption may be changed according to the altitude at which the block space or re-search space to be processed is set. Further, in the above-described process S86, the center C and the radius R are obtained by projecting the cylindrical surface point group extracted from each of the plurality of re-search spaces in the height direction onto the horizontal plane. On the other hand, on the premise that the cylindrical surface where the cylindrical surface point group extracted from the plurality of stages has a taper, processing S86 is performed with a conical surface adapted to the three-dimensional distribution of the cylindrical surface point group. You may replace with the process to calculate.

以上、円柱形状の地物を抽出する本発明を電柱を抽出するシステムを例に説明したが、本発明は電柱以外の円柱形状地物の抽出に用いることもでき、例えば、道路標識や街路灯の支柱の検出に適用することもできる。   As described above, the present invention for extracting cylindrical features has been described by taking a system for extracting utility poles as an example. However, the present invention can also be used for extraction of cylindrical features other than utility poles, for example, road signs and street lights. It can also be applied to the detection of the column.

2 電柱抽出システム、4 演算処理装置、6 記憶装置、8 入力装置、10 出力装置、20 部分空間設定手段、22 部分空間選択手段、24 ブロック空間設定手段、26 壁面探索手段、28 円柱面探索手段、30 再探索空間設定手段、32 円柱面再探索手段、34 円柱形状決定手段、36 円柱地物登録手段。   2 electric pole extraction system, 4 arithmetic processing device, 6 storage device, 8 input device, 10 output device, 20 partial space setting means, 22 partial space selection means, 24 block space setting means, 26 wall surface searching means, 28 cylindrical surface searching means 30 re-search space setting means, 32 cylindrical surface re-search means, 34 cylindrical shape determining means, 36 cylindrical feature registration means.

Claims (7)

対象空間における地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて、円柱形状を有する目的地物を検出するデータ解析装置であって、
前記対象空間を垂直面により水平面内にて二次元メッシュ状に分割して、柱状の複数の部分空間を設定する部分空間設定手段と、
前記部分空間のうち前記目的地物の高さに応じて予め設定された閾値以上の高さにまで点群が分布するものを注目部分空間として選択する部分空間選択手段と、
前記注目部分空間の水平面内における線分のうち、当該水平面に射影された前記点群が予め設定した基準以上に近傍に集まる点群集中線分を探索し、当該点群集中線分を地物の壁面の水平面内での位置と推定する壁面探索手段と、
前記点群のうち前記壁面に対応するものを除いた残余点群を求め、水平面内での当該残余点群の分布に基づいて、前記目的地物の円柱面の位置を探索する円柱面探索手段と、
を有することを特徴とするデータ解析装置。
A data analysis device for detecting a target feature having a cylindrical shape based on point cloud data representing a three-dimensional shape of a feature surface in a target space,
A partial space setting means for dividing the target space into a two-dimensional mesh shape in a horizontal plane by a vertical plane, and setting a plurality of columnar partial spaces;
A partial space selecting means for selecting, as a partial space of interest, a point cloud distributed to a height equal to or higher than a predetermined threshold according to the height of the target feature in the partial space;
Among the line segments in the horizontal plane of the target partial space, the point cloud projected to the horizontal plane is searched for a point cloud concentrated line segment that is gathered in the vicinity of a predetermined reference or more, and the point cloud concentrated line segment is searched for the feature. A wall surface search means for estimating the position of the wall surface in the horizontal plane;
Cylindrical surface search means for obtaining a residual point group excluding the point group corresponding to the wall surface and searching for the position of the cylindrical surface of the target feature based on the distribution of the residual point group in a horizontal plane. When,
A data analysis apparatus characterized by comprising:
請求項1に記載のデータ解析装置において、
前記注目部分空間を水平面で分割して、縦に積み重なる複数のブロック空間を設定するブロック空間設定手段を有し、
前記壁面探索手段は、前記ブロック空間ごとに壁面位置を探索し、
前記円柱面探索手段は、前記壁面位置が検出されなかった前記ブロック空間内の前記点群を前記残余点群として前記円柱面の位置を探索すること、
を特徴とするデータ解析装置。
The data analysis apparatus according to claim 1,
A block space setting unit configured to divide the partial space of interest by a horizontal plane and set a plurality of block spaces stacked vertically;
The wall surface searching means searches for a wall surface position for each block space,
The cylindrical surface search means searches for the position of the cylindrical surface using the point group in the block space where the wall surface position is not detected as the remaining point group,
A data analysis device characterized by
請求項2に記載のデータ解析装置において、
前記壁面探索手段は、前記ブロック空間に隣接する空間における前記点群集中線分であって、当該ブロック空間にて検出された前記点群集中線分に連なる連接線分を探索し、当該連接線分が存在する場合に、当該ブロック空間の前記点群集中線分を前記壁面位置と推定すること、を特徴とするデータ解析装置。
In the data analysis device according to claim 2,
The wall surface search means searches for a connected line segment connected to the point group concentrated line segment in the space adjacent to the block space and connected to the point group concentrated line segment detected in the block space, and the connected line. A data analysis apparatus characterized by estimating the point cloud concentration line segment of the block space as the wall surface position when there is a minute.
請求項2又は請求項3に記載のデータ解析装置において、
前記ブロック空間にて前記円柱面の位置が検出された場合に、当該ブロック空間に対応する高さに位置し、かつ前記目的地物の水平断面を包含する大きさの水平断面を有する柱状の再探索空間を、当該円柱面の中心軸を中心として設定する再探索空間設定手段と、
前記再探索空間内の前記点群の前記水平面内での分布に基づいて当該円柱面の位置を求め、前記点群のうち当該円柱面の表面上に存在する円柱面点群を抽出する円柱面再探索手段と、
を有することを特徴とするデータ解析装置。
In the data analysis device according to claim 2 or 3,
When the position of the cylindrical surface is detected in the block space, a columnar re-position having a horizontal cross section located at a height corresponding to the block space and having a size including the horizontal cross section of the target feature. Re-search space setting means for setting the search space around the central axis of the cylindrical surface;
A cylindrical surface that obtains the position of the cylindrical surface based on the distribution of the point group in the re-search space in the horizontal plane, and extracts a cylindrical surface point group existing on the surface of the cylindrical surface from the point group Re-search means;
A data analysis apparatus characterized by comprising:
請求項4に記載のデータ解析装置において、
前記ブロック空間に対応して抽出された前記円柱面点群に基づいて、前記円柱面の三次元形状を求める円柱形状決定手段を有すること、を特徴とするデータ解析装置。
The data analysis apparatus according to claim 4, wherein
A data analysis apparatus comprising: a cylindrical shape determining means for obtaining a three-dimensional shape of the cylindrical surface based on the cylindrical surface point group extracted corresponding to the block space.
対象空間における地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて、円柱形状を有する目的地物を検出するデータ解析方法であって、
前記対象空間を垂直面により水平面内にて二次元メッシュ状に分割して、柱状の複数の部分空間を設定する部分空間設定ステップと、
前記部分空間のうち前記目的地物の高さに応じて予め設定された閾値以上の高さにまで点群が分布するものを注目部分空間として選択する部分空間選択ステップと、
前記注目部分空間の水平面内における線分のうち、当該水平面に射影された前記点群が予め設定した基準以上に近傍に集まる点群集中線分を探索し、当該点群集中線分を地物の壁面の水平面内での位置と推定する壁面探索ステップと、
前記点群のうち前記壁面に対応するものを除いた残余点群を求め、水平面内での当該残余点群の分布に基づいて、前記目的地物の円柱面の位置を探索する円柱面探索ステップと、
を有することを特徴とするデータ解析方法。
A data analysis method for detecting a target feature having a cylindrical shape based on point cloud data representing a three-dimensional shape of a feature surface in a target space,
A partial space setting step of dividing the target space into a two-dimensional mesh shape in a horizontal plane by a vertical plane, and setting a plurality of columnar partial spaces;
A partial space selection step of selecting, as the partial space of interest, a point cloud distributed to a height equal to or higher than a threshold set in advance according to the height of the target feature in the partial space;
Among the line segments in the horizontal plane of the target partial space, the point cloud projected to the horizontal plane is searched for a point cloud concentrated line segment that is gathered in the vicinity of a predetermined reference or more, and the point cloud concentrated line segment is searched for the feature. A wall search step for estimating the position of the wall surface in the horizontal plane;
A cylindrical surface search step for obtaining a residual point group excluding the point group corresponding to the wall surface and searching for a position of the cylindrical surface of the target feature based on a distribution of the residual point group in a horizontal plane. When,
A data analysis method characterized by comprising:
コンピュータに、対象空間における地物表面の三次元形状を表す点群データに基づいて、円柱形状を有する目的地物を検出する処理を行わせるためのプログラムであって、当該コンピュータを、
前記対象空間を垂直面により水平面内にて二次元メッシュ状に分割して、柱状の複数の部分空間を設定する部分空間設定手段、
前記部分空間のうち前記目的地物の高さに応じて予め設定された閾値以上の高さにまで点群が分布するものを注目部分空間として選択する部分空間選択手段、
前記注目部分空間の水平面内における線分のうち、当該水平面に射影された前記点群が予め設定した基準以上に近傍に集まる点群集中線分を探索し、当該点群集中線分を地物の壁面の水平面内での位置と推定する壁面探索手段、及び
前記点群のうち前記壁面に対応するものを除いた残余点群を求め、水平面内での当該残余点群の分布に基づいて、前記目的地物の円柱面の位置を探索する円柱面探索手段、として機能させることを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to perform processing for detecting a target feature having a cylindrical shape based on point cloud data representing a three-dimensional shape of a feature surface in a target space, the computer comprising:
A partial space setting means for dividing the target space into a two-dimensional mesh in a horizontal plane by a vertical plane, and setting a plurality of columnar partial spaces;
A partial space selection means for selecting, as the partial space of interest, a point cloud distributed to a height equal to or higher than a predetermined threshold according to the height of the target feature among the partial spaces;
Among the line segments in the horizontal plane of the target partial space, the point cloud projected to the horizontal plane is searched for a point cloud concentrated line segment that is gathered in the vicinity of a predetermined reference or more, and the point cloud concentrated line segment is searched for the feature. A wall surface searching means for estimating the position of the wall surface in the horizontal plane, and obtaining a residual point group excluding the point group corresponding to the wall surface, based on the distribution of the residual point group in the horizontal plane, A program which functions as a cylindrical surface search means for searching a position of a cylindrical surface of the target feature.
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