JP5769149B2 - モバイルマッピングシステム、及びこれを用いた沿道対象物の計測方法と、位置特定プログラム - Google Patents

Description

本願発明は、移動車で移動しながら沿道状況を撮像し、これによって取得された画像に基づいて、沿道対象物の位置を特定するモバイルマッピングシステム（モバイル・マッピング・システム）に関するものである。

近年、計測技術の進歩とともに地形情報（空間情報）の需要が高まっている。特に、道路側方の地形、いわゆる沿道状況に関する空間情報に対しての需要は急速に高まり、それに伴って沿道状況を計測する技術も進歩しつつある。

道路沿いには、家屋や集合住宅、商用ビル、擁壁といった構造物、あるいは標識や信号、屋外広告物など種々の施設が設置されている。このような構造物や施設は目視で確認しやすいため、沿道の空間情報は、目的地までの目印を把握するため、もしくは目的地そのものを把握するためにも、極めて有用である。また沿道の空間情報を取得することは、沿道に設置される構造物や施設（例えば屋外広告物）を管理する者にとっても、その管理業務を容易とするので有益である。

一方で、道路沿いの土地は利用価値が高いこともあって、比較的変化しやすいという一面を持つ。特に市街地では、商用ビルなどの入れ替わりが激しく、屋外広告物も頻繁に変更されている。

これまでも、沿道施設を管理することを目的として、沿道状況の空間情報を取得することがあった。しかしながら、従来の空間情報の取得技術としてはトータルステーションを利用した現地測量が主流であったため、作業に手間と時間を要する上に相当の費用も掛る。従って、沿道状況の現地測量を頻繁に行うことは容易ではなく、沿道状況の変化に対応してその空間情報を更新することは難しかった。

そこで昨今では、トータルステーションを利用した現地測量よりも手軽に実施できる方法として、計測機器を搭載した車両で移動しながら空間情報を取得するという計測技術が利用されるようになってきた。この計測技術は、モバイルマッピングシステム（Ｍｏｂｉｌｅ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＭＭＳ）と呼ばれるもので、車両に測位計（例えばＧＰＳ）と慣性計測装置（例えばＩＭＵ）を搭載し、さらにレーザ距離計を設置して、車両の移動中にこれらの計測機器で沿道の空間情報を取得するものである。

このモバイルマッピングシステムによれば、従来に比べると極めて容易に沿道の空間情報を取得することができるので、沿道状況の変化にも容易に追随して空間情報を更新できるという効果がある反面、ＩＭＵやレーザ距離計などは非常に高価であり、費用面で考えれば容易に実施できる手法ではないという問題を抱えていた。

特許文献１では、レーザ距離計を設けることなく、観測車で移動しながらビデオカメラの撮影によって道路の３次元形状を計測する技術を提案している。

特開２００２−０８１９４１

特許文献１のように、レーザ距離計に代えてカメラ等で取得した画像を利用する方法は、費用面で考えると確かに有用である。この方法は、同一対象物を異なる方向からカメラで撮影した２枚の写真（いわゆるステレオぺア）を用いて、従来から行われてきた写真計測技術により対象物の位置座標を特定するものである。

しかしながら、ステレオペアの組み合わせによっては、精度よく座標を特定することができないという問題がある。具体的には、ステレオペアにおける同一対象物を撮影した２枚の撮影方向が接近している場合や、両者の角度が１８０°に近い場合、特定された座標は大きな誤差を生じやすい。そのため、特許文献１では、道路上の白線（両端の２本）を画像内に収めることとし、これを基準線として演算処理を行って道路の３次元形状を取得している。このように、単にカメラ等で取得した画像を利用して空間情報を取得する方法では、その位置精度が劣ることから未だ実用には至っていないのが現状である。

本願発明の課題は、前記のような問題、すなわち、レーザ距離計を用いた場合は、沿道状況の変化に追随して手軽に計測できない、計測機器を用意するため大きな費用を要する、といった問題、一方、写真計測技術を利用した場合は、位置精度が劣るという問題、を解決することである。すなわち、手軽に計測できるものであって、費用のかかる計測機器も必要とせず、しかも高い位置精度を確保できる、モバイルマッピングシステム、及びこれを用いた沿道対象物の計測方法と位置特定プログラムを提供することにある。

本願発明のモバイルマッピングシステムは、路上を移動する移動車に車載された撮像手段によって、該移動車の移動中に沿道対象物を撮像し、この撮像によって得られた沿道画像に基づいて沿道対象物の位置を特定するモバイルマッピングシステムにおいて、前記移動車と、前記撮像手段と、位置計測手段と、姿勢計測手段と、撮像情報特定手段と、最適画像抽出手段と、位置特定手段と、を備え、前記撮像手段は、前記移動車の所定位置に設置されるとともに、該移動車の移動中に連続して前記沿道画像を取得可能であり、前記位置計測手段は、前記移動車の所定位置に設置されるとともに、該移動車の移動中に前記撮像手段の位置を計測可能であり、前記姿勢計測手段は、前記移動車の所定位置に設置されるとともに、該移動車の移動中に前記撮像手段による撮像方向を計測可能であり、前記撮像情報特定手段は、前記位置計測手段及び前記姿勢計測手段による計測結果に基づいて、撮像時における撮像手段位置及び撮像方向を特定するものであり、前記最適画像抽出手段は、沿道対象物の構成要素のうち形状的特徴を具備する特徴点を指定すると、該特徴点をその画像内に含む複数の前記沿道画像の中から２つの最適画像を自動抽出するものであり、前記位置特定手段は、前記撮像手段位置及び撮像方向と前記２つの最適画像に基づいて、指定された前記特徴点の位置を特定するものであり、前記２枚の最適画像は、撮像時におけるそれぞれの撮像方位の交差角が９０°又は略９０°となるような組み合わせとしたものである。

本願発明のモバイルマッピングシステムは、前記２枚の最適画像のうち一方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも起点側から撮像したものであり、前記２枚の最適画像のうち他方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも終点側から撮像したものであり、前記基準方位は、前記特徴点を正面視又は略正面視したときの撮像方位である前記２枚の最適画像のうち一方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも起点側から撮像したものであり、前記２枚の最適画像のうち他方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも終点側から撮像したものであり、前記基準方位は、前記特徴点を正面視又は略正面視したときの撮像方位としたものとすることもできる。

本願発明のモバイルマッピングシステムは、前記撮像手段がＧＰＳを用いた測位によって前記撮像手段位置を計測するものであり、前記姿勢計測手段がＧＰＳを用いて移動中の前記移動車を２点測位することによって前記撮像手段の撮像方向を計測するものとすることもできる。

本願発明のモバイルマッピングシステムは、前記撮像手段がＧＰＳを用いた測位によって前記撮像手段位置を計測するものであり、前記姿勢計測手段が慣性計測装置によって前記撮像手段の撮像方向を計測するものとすることもできる。

本願発明の沿道対象物の計測方法は、路上を移動する移動車に車載された撮像手段によって、該移動車の移動中に沿道対象物を撮像し、この撮像によって得られた沿道画像に基づいて沿道対象物の位置を計測する沿道対象物の計測方法において、前記撮像手段と位置計測手段と姿勢計測手段が設置された前記移動車によって、路上を移動し、前記移動車の移動中に、前記撮像手段で連続して撮像して複数の前記沿道画像を取得し、前記位置計測手段で撮像手段位置を計測し、前記姿勢計測手段で前記撮像手段による撮像方向を計測し、前記位置計測手段及び前記姿勢計測手段による計測結果に基づいて、撮像時における前記撮像手段位置及び撮像方向を特定し、前記沿道画像に収められた沿道対象物の中から所望の沿道対象物を選択するとともに、該沿道対象物の構成要素のうち形状的特徴を具備する特徴点を指定し、コンピュータを用いて、前記特徴点をその画像内に含む複数の前記沿道画像の中から２つの最適画像を自動抽出するとともに、これら２つの最適画像とその撮像手段位置及び撮像方向に基づいて演算処理することで前記特徴点の位置を特定し、前記２枚の最適画像は、撮像時におけるそれぞれの撮像方位の交差角が９０°又は略９０°となるような組み合わせとした方法である。

本願発明の沿道対象物の計測方法は、前記２枚の最適画像のうち一方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも起点側から撮像したものであり、前記２枚の最適画像のうち他方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも終点側から撮像したものであり、前記基準方位は、前記特徴点を正面視又は略正面視したときの撮像方位である方法とすることもできる。

本願発明の位置特定プログラムは路上を移動する移動車に車載された撮像手段によって、該移動車の移動中に沿道対象物を撮像し、この撮像によって得られた沿道画像に基づいて沿道対象物の位置を特定する沿道対象物の位置特定プログラムにおいて、前記撮像手段及び位置計測手段及び姿勢計測手段が設置された前記移動車の移動中に、該撮像手段で連続撮像した複数の前記沿道画像と、該位置計測手段で計測した撮像手段位置と、前記姿勢計測手段で計測した前記撮像手段による撮像方向と、を読み込む基本情報読み込み機能と、前記位置計測手段及び前記姿勢計測手段による計測結果に基づいて、撮像時における前記撮像手段位置及び撮像方向を特定する撮影情報特定機能と、前記沿道画像に収められた沿道対象物の中から所望の沿道対象物を選択し、該沿道対象物の構成要素のうち形状的特徴を具備する特徴点を指定する特徴点指定機能と、前記複数の沿道画像の中から前記特徴点と照合する照合部分を有する候補画像を抽出し、さらにこれら候補画像の中から２つの最適画像を抽出する最適画像抽出機能と、前記２つの最適画像と、その撮像手段位置及び撮像方向と、に基づいて前記特徴点の位置を特定する位置特定機能と、を備え、前記最適画像抽出機能は、前記特徴点を正面視又は略正面視したときの撮像方位である基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも起点側から撮像した第１の最適画像と、該基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも終点側から撮像した第２の最適画像と、を抽出するものであり、前記機能をコンピュータに実行させ得るものである。

本願発明のモバイルマッピングシステム、及びこれを用いた沿道対象物の計測方法と、位置特定プログラムには、次のような効果がある。
（１）移動車で移動しながら計測できるため、道路の通行規制を必要とせずに手軽に実施することができる。つまり頻繁に計測することが可能で、沿道状況の変更に追随した空間情報を取得することができる。
（２）レーザ距離計を必要としないので、比較的安価にモバイル・マッピング・システッムを構築することができる。
（３）ステレオセットそれぞれの撮影方位の交差角が略９０°となるよう最適画像を抽出するため、写真計測技術を利用して座標を求める際、極めて精度よく位置座標を特定することができる。

本願発明のモバイルマッピングシステムによって広告板を計測している状況を示した説明図。 （ａ）は移動車上にＧＰＳレシーバを２箇所設置して移動車の姿勢を特定する状況を示すモデル図、（ｂ）は移動車上に設置した１か所のＧＰＳレシーバを移動中に２点以上計測することで移動車の姿勢を特定する状況を示すモデル図。 本願発明のモバイルマッピングシステムの構成の一部を示したモデル図。 モバイルマッピングシステムにより、移動車で移動しながら定期的に撮像する状況を説明する説明図。 移動車のそれぞれの状態で広告板の特徴点を撮像する状況を説明する説明図。 ぞれぞれの特徴点撮像方位と「正面視の特徴点撮像方向」の交差角が４５°となる状態を説明する説明図。

本願発明のモバイルマッピングシステム、及びこれを用いた沿道対象物の計測方法と、位置特定プログラムの実施形態の例を図に基づいて説明する。

（全体概要）
図１は、本願発明のモバイルマッピングシステムによって広告板Ｂを計測している状況を示した説明図である。広告板Ｂは、道路Ｒ沿いに建設されたビルに取り付けられたものである。このようにモバイルマッピングシステムは、道路Ｒ沿い（沿道）に設置された構造物や施設（以下、これらを総称して「沿道対象物」という。）に関する空間情報（例えば、３次元座標）を取得することが可能であり、ここでは沿道対象物として広告板Ｂを例として説明するが、広告板Ｂに限らず家屋や道路標識など他の沿道対象物を計測できることは言うまでもない。

図１に示すように、本願発明のモバイルマッピングシステムは、移動車１に撮像手段２と位置計測手段３と姿勢計測手段を搭載したものであり、さらに撮像情報特定手段と最適画像抽出手段と位置特定手段（図１では図示しない）を備えている。

移動車１は、通常の速度（例えば時速４０ｋｍ／ｈ）で道路Ｒ上を移動しながら、広告板Ｂを計測する。具体的には次のように実施する。まず移動中に、撮像手段２で広告板Ｂを撮像して広告板Ｂを含む画像を取得し、かつ位置計測手段３で移動車１の自位置を測位するとともに、姿勢計測手段で移動車１の姿勢を計測する。撮像手段２は一定間隔で自動的に画像を取得するので、移動車１の移動中に様々な角度から撮像した広告板Ｂの画像が得られる。その後、広告板Ｂを撮像した複数の画像の中から２枚の画像を選び、従来から行われている写真計測技術を用いて広告板Ｂの位置を特定する。このとき、撮像時における撮像手段２の位置は位置計測手段３で測位した結果が、撮像時における撮像手段２の姿勢（撮像した方向）は姿勢計測手段で計測した結果が、それぞれ用いられる。

写真計測技術を用いれば画像内に収められた任意の点の３次元座標を決定することができるので、例えば、広告板Ｂの４隅（コーナー）の３次元座標を決定することで、広告板Ｂの位置を特定することができる。

以下、要素ごとに詳述する。

（構成機器）
図２は、本願発明のモバイルマッピングシステムの構成の一部を示したモデル図である。この図に示すように、移動車１の屋上部に撮像手段２と位置計測手段３（の一部）が固定され、移動車１の内に位置計測手段３（の一部）と姿勢計測手段４と制御手段５が設置されている。なお、ここで示している機器配置は一例であって、後に説明するよう姿勢計測手段４を位置計測手段３で兼用させることもできるし、制御手段５を、移動車１外に設置することもできる。

１．移動車
移動車１は移動が可能なものであり、ここでは自動４輪車を例に説明している。自動４輪車以外では、自動２輪車や自転車、あるいは線路上を移動する列車を挙げることができる。

２．撮像手段
撮像手段２は、画像を取得することができるものであり、移動車１のうち沿道を撮像しやすい位置に設置される。なお撮像手段２としては、シャッターによって画像を取得するいわゆるカメラ形式のものを例示することができるが、これに限らず連続画像（ムービー）を取得するビデオ形式ものも使用することができる。ここで使用する撮像手段２は、後に説明するように広告板Ｂを斜め４５°方向から撮像する必要があることから、画角の広い（広角に撮像できる）カメラ等を用いるのがよく、例えば魚眼レンズのカメラや全方位カメラを使用することができる。

３．位置計測手段
位置計測手段３は移動中であっても測位できるものであり、位置計測手段３としてＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を例示することができる。ＧＰＳは、複数の衛星からの信号を受信することによって位置を特定するシステムであり、自身（位置計測手段３）の位置を特定するとともに、計測した時刻も取得することができる。ＧＰＳは、数学座標系や世界測地系など通常利用される座標系における３次元座標（あるいは緯度、経度、標高で表されるもの）を取得することができ、そのうえ比較的短い間隔で計測することも可能で、例えば１秒間に１回（１Ｈｚ）といった間隔で計測することができる。ＧＰＳには、単独測位法、ＲＴＫ−ＯＴＦ、ＤＧＰＳなどの方法があるが、これらのいずれを採用してもよい。

位置計測手段３を単独測位ＧＰＳとした場合、図２に示すように位置計測手段３はアンテナ部３ａとレシーバ部３ｂで構成され、アンテナ部３ａは衛星からの信号を受信しやすいように移動車１の屋上部に置かれ、レシーバ部３ｂは移動車１内に設置される。位置計測手段３は、撮像手段２の位置を把握する目的で測位するものであることから、アンテナ部５ａは撮像手段２の近く固定することが望ましい。アンテナ部５ａを、撮像手段２に接近して固定できない場合であっても、アンテナ部５ａと撮像手段２の相対的な配置を把握しておけば、姿勢計測手段４の計測結果を用いて、アンテナ部５ａの位置から撮像手段２の位置を求めることができる。

４．姿勢計測手段
姿勢計測手段４は、撮像手段２の姿勢（さらに、これに基づいて求められる撮像方向）を計測するものである。実際には、移動車１の姿勢を計測することによって間接的に撮像手段２の姿勢を取得する。そのため、移動車１の移動方向（直進の際の前方）と撮像手段２の光軸方向、水平状態における移動車１と撮像手段２の光軸方向、の相対的な関係を把握しておく必要がある。なお、ここでいう姿勢とは３方向の回転角のことであり、移動車１の左右方向をＸ軸、移動方向をＹ軸、鉛直方向をＺ軸とすると、一般的にはＸ軸回りの回転がピッチφ、Ｙ軸回りの回転がロールω、Ｚ軸回りの回転がヨーκ、として表わされる。

移動車１の姿勢を計測するための姿勢計測手段４としては、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）などの慣性計測装置が好適である。あるいは、姿勢計測手段４としてＧＰＳを利用することもできる。具体的には、図３（ａ）に示すように、移動車１上にＧＰＳレシーバを２箇所設置し、この２点の座標を計測することで、移動方向を含む移動車１の姿勢を特定することができる。または図３（ｂ）に示すように、移動車１上に設置するＧＰＳレシーバは１箇所とし、移動中に２点以上計測すれば移動車１の姿勢を特定することができる。このように姿勢計測手段４としてＧＰＳが利用できれば、高価なＩＭＵを必要とせず経費の面で好適となる。

５．制御手段
制御手段５は、撮像情報特定手段、最適画像抽出手段、位置特定手段を具備している。具体的には、ＣＰＵ・ＲＡＭ・記憶装置からなる処理装置と、本願発明の位置特定プログラムを格納するＲＯＭで構成されており、この位置特定プログラムを実行することで撮像情報特定手段、最適画像抽出手段、位置特定手段が機能する。

位置特定プログラムは、撮像手段２で取得された画像を読み込む機能、位置計測手段３で得られた測位結果を読み込む機能、姿勢計測手段４で得られた計測結果を読み込む機能、撮像情報特定手段を実行する機能、最適画像抽出手段を実行する機能、位置特定手段を実行する機能、を備えており、これらの機能をコンピュータに実行させることができるものである。

図２に示すように、位置特定手段によって特定された広告板Ｂの位置座標をはじめ、撮像手段２で取得された画像、位置計測手段３や姿勢計測手段４で得られた計測結果などを出力するため、外部出力装置６（例えばモニタ）を制御手段５に接続することもできる。

以下、制御手段５が具備する、撮像情報特定手段、最適画像抽出手段、位置特定手段について詳細に説明する。

撮像情報特定手段は、撮像時における撮像手段位置及び撮像方向を特定するものである。ここで撮像手段位置とは、撮像手段２で画像を取得した（撮像した）ときの位置であり、前記したように位置計測手段３で得られた測位結果と、撮像手段２とアンテナ部３ａの配置に基づいて算出される。なお、撮像時における撮像手段位置を特定することが目的であるので、撮像したタイミングで測位し、撮像時刻と時間一致する測位結果に基づいて撮像手段位置を求めることが望ましい。撮像と測位を同じタイミングで行うことが難しい場合は、撮像時刻の直近の測位時刻で測位した結果を、便宜的に撮像時刻における測位結果として撮像手段位置を求めることもできる。

次に撮像方向について説明する。撮像手段２で沿道対象物を撮像すると、撮像された沿道対象物はそのレンズを通してｃｃｄイメージセンサ（いわゆるフィルム面）に画素単位で画像情報（例えばＲＧＢ値）として取得される。このとき、撮像手段２で撮像したタイミング（あるいは近傍のタイミング）で、姿勢計測手段４（例えばＩＭＵ）により移動車１の姿勢が取得され、前記した移動車１と撮像手段２との相対的な関係に基づいて、撮像手段２の姿勢が算出される。このように撮像手段２の姿勢が、位置計測手段３により撮像手段位置が、それぞれ特定できれば、撮像手段２の緒元（焦点距離や画角など）と合わせて、レンズ中心と撮像対象とを結ぶ方向を、画素単位で求めることができる。この画素単位で求めたレンズ中心と撮像対象とを結ぶ方向が、ここでいう「撮像方向」である。この場合も、撮像したタイミングで姿勢計測を行うことが望ましいが、撮像時刻の直近の計測時刻で計測した姿勢を用いて撮像手段２の姿勢を求めることもできる。

最適画像抽出手段は、沿道対象物のうちの特徴点を指定すると、複数の沿道画像の中から２つの最適画像を自動抽出するものである。特徴点とは、沿道対象物の構成要素のうち形状的に特徴ある点のことであり、例えば沿道対象物が広告板Ｂの場合は、特徴点として広告板Ｂの角（コーナー）とすることができる。なお、この特徴点は人が画像を見ながら指定するもので、最適画像抽出手段が「特徴点指定機能」を具備し、この機能で画像を表示するとともに、この機能を用いて画像上で特徴点を指定することもできる。

図４に示すようにモバイルマッピングシステムでは、移動車１で移動しながら定期的に撮像し、しかも広角に撮像できる撮像手段２を使用しているので、広告板Ｂを含む画像は多数取得される。例えば図４で説明すると、移動車１の移動方向における起点側（図では左側）で取得した画像では右端に広告板Ｂが収められ、広告板Ｂの略正面で取得した画像では略中央に広告板Ｂが収められ、移動方向における終点側（図では右側）で取得した画像では左端に広告板Ｂが収められている。このほかにも広告板Ｂを含む多数の画像が取得されている。なお、移動車１の移動速度、撮像手段２の撮像間隔、撮像手段２の画角、などによって異なるものの、移動車１が約１ｍ移動するごとに画像を取得することもできる。

最適画像抽出手段は、多数の画像の中から２つの最適画像を自動抽出するわけであるが、まずはこれらの画像の中から沿道対象物（広告版Ｐ）を含む画像を抽出する。この抽出は、従来から用いられているイメージマッチング（画像マッチング）によって行うことができる。このイメージマッチングの具体的手法として、テンプレートマッチングを挙げることができる。広告版Ｐの画像情報を手掛かりとして、複数の画像中から広告版Ｐと照合する照合部分を走査し、画像中に広告版Ｐを含むものだけを抽出する。テンプレートマッチングを行う場合、広告版Ｐの画像情報のレンジ中央値を用いる方法、レンジ平均値を用いる方法、最頻度値を用いる方法などがあげられ、これらいずれの方法も利用することができる。またテンプレートマッチングのほか、近年注目されているＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ−ｉｎｖａｒｉａｎｔ
ｆｅａｔｕｒｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）特徴値によるマッチングを採用することもできる。ＳＩＦＴ特徴量とは、スケール（大きさ、移動、回転）に依存しない特徴量のことである。

イメージマッチング等によって、広告版Ｐを含む画像が複数抽出されると、これらの画像の中から、広告版Ｐの特徴点を検出する。この場合も、イメージマッチング等によって行うことができる。さらに検出された特徴点がある画素を求め、この画素における撮像方向を算出する。以下、特徴点がある画素における撮像方向を、便宜上、「特徴点撮像方向」ということとする。

次の工程である位置特定手段では、２つの最適画像を利用して１点の座標を算出する。この場合、２つの画像における撮像した方向の交差角が９０°に近いほど、正確に（高精度に）座標を計算できることが知られている。そこで、２つの最適画像の抽出条件を、撮像方位の交差角が略９０°（９０°含む）となるような組み合わせの画像とする。以下、２つの最適画像の抽出条件について、図５に基づいて具体的に説明する。

図５では、移動方向の起点側から順に、移動車１ａ、移動車１ｂ、移動車１ｃ、移動車１ｄ、移動車１ｅの状態で広告板Ｐの特徴点Ｓを撮像している。そして、それぞれで取得された画像において、それぞれ「特徴点撮像方向」を求めることができる。なお２つの最適画像の抽出条件は、３次元空間における「特徴点撮像方向」ではなく、そのうちの平面成分である「撮像方位」を基準としている。（ここでいう「方位」とは、北を基準とする時計回りの回転角である。）そこで、「特徴点撮像方向」をもとに水平面に投影した「特徴点撮像方位」を求める。図では、移動車１ａの状態で取得された画像の特徴点撮像方位Ｌａ、移動車１ｂの状態で取得された画像の特徴点撮像方位Ｌｂ、移動車１ｄの状態で取得された画像の特徴点撮像方位Ｌｄ、移動車１ｅの状態で取得された画像の特徴点撮像方位Ｌｅを示している。

図５に示す特徴点撮像方位のうち任意の２つの特徴点撮像方位に注目すると、両者は特徴点付近で交差し、これによって２つの特徴点撮像方位の間には内角（以下、「交差角Ｔ」という。）が生じている。この交差角Ｔが略９０°となる特徴点撮像方位の組み合わせ、つまり図５では特徴点撮像方位Ｌｂと特徴点撮像方位Ｌｄの組み合わせを選択する。そして、特徴点撮像方位Ｌｂの基となる画像（移動車１ａで取得した画像）と、特徴点撮像方位Ｌｄの基となる画像（移動車１ｄで取得した画像）が、最適画像として抽出される。

このように、撮像方位の交差角が略９０°となるような組み合わせの画像を、２つの最適画像として抽出することができる。なお、このようにして抽出された場合、撮像方位の交差角の中央線（交差角を２等分する線）は、必ずしも特徴点Ｓを正面視したときの撮像方位とは限らない。なおここでいう「正面視」とは、対象物を正面から視ることであって、対象物との距離が最も短くなったときに視る状態のことであり、図６で説明すれば、広告板Ｐの特徴点Ｓに最も近づいたときの移動車１ｃから特徴点Ｓを視た状態である。また、正面視の状態で撮像した画像における「特徴点撮像方位」を、「正面視の特徴点撮像方向Ｌｃ」とする。

２つの画像における撮像方位の交差角が９０°に近いほど、正確に座標を計算できるのは前記したとおりである。さらに、それぞれの撮像方位と「正面視の特徴点撮像方向Ｌｃ」のなす角が、それぞれ４５°であればより正確に座標を計算できることも知られている。したがって最適画像抽出手段では、図６に示すように、特徴点撮像方位Ｌｂと特徴点撮像方位Ｌｄの交差角が９０°であって、しかも特徴点撮像方位Ｌｂと「正面視の特徴点撮像方向Ｌｃ」の交差角が４５°、かつ特徴点撮像方位Ｌｄと「正面視の特徴点撮像方向Ｌｃ」の交差角が４５°となるように、２つの最適画像を抽出することがより望ましい。

位置特定手段は、撮像手段位置及び撮像方向と、２つの最適画像に基づいて、指定された特徴点の位置を特定するものである。これについては、従来から用いられている写真計測の技術を利用することが可能であり、以下その手法について説明する。

ここまでで、２つの最適画像が抽出されており、それぞれの撮像時における撮像手段位置も特定され、広告板Ｐの特徴点Ｓに対する撮像方向も特定されている。よって、２つの最適画像それぞれで撮像手段位置と特徴点Ｓを通る直線が決定され、ここで決定された２つの直線の交点がすなわち特徴点Ｓの位置座標である。なお、２つの直線は３次元空間上で表わされるものであるため、実際には交点が求められないことがある（特徴点Ｓに対する撮像方向であるから理論上はあり得ないが、計測誤差等を考えるとこのようなこともありうる）。その場合は、２つの直線の最も接近する箇所の両点の平均座標とするか、平面的に交差する箇所を求めて高さの値を平均するなど、従来から用いられる種々の近似手法をとることができる。

本願発明のモバイルマッピングシステムでは、以上のようにして沿道対象物である広告板Ｐの特徴点Ｓの座標を特定することができる。この実施形態では、広告板Ｐの右下にある特徴点Ｓの座標を求めたが、同様にして残り３か所の特徴点（角）の座標を求めれば、広告板Ｐそのものの位置を特定することができる。

本願発明のモバイルマッピングシステム、及びこれを用いた沿道対象物の計測方法と、位置特定プログラムは、沿道の空間情報を手軽にしかも精度よく取得することができるので、地図の作成や更新を行う際に有効な発明である。また、沿道に設置される屋外広告や道路占用物を容易かつ正確に把握できるので、沿道施設の管理者にとっても極めて有用な発明である。さらに、道路に限らず、線路沿いの状況にも容易に応用できるなど、各種の移動体で活用可能な発明である。

１ 移動車
２ 撮像手段
３ 位置計測手段
３ａ （ＧＰＳの）アンテナ部
３ｂ （ＧＰＳの）レシーバ部
４ 姿勢計測手段
５ 制御手段
６ 外部出力装置
Ｂ 広告板
Ｓ （広告板の）特徴点
Ｔ 交差角

Claims (7)

1. 路上を移動する移動車に車載された撮像手段によって、該移動車の移動中に沿道対象物を撮像し、この撮像によって得られた沿道画像に基づいて沿道対象物の位置を特定するモバイルマッピングシステムにおいて、
   前記移動車と、前記撮像手段と、位置計測手段と、姿勢計測手段と、撮像情報特定手段と、最適画像抽出手段と、位置特定手段と、を備え、
   前記撮像手段は、前記移動車の所定位置に設置されるとともに、該移動車の移動中に連続して前記沿道画像を取得可能であり、
   前記位置計測手段は、前記移動車の所定位置に設置されるとともに、該移動車の移動中に前記撮像手段の位置を計測可能であり、
   前記姿勢計測手段は、前記移動車の所定位置に設置されるとともに、該移動車の移動中に前記撮像手段による撮像方向を計測可能であり、
   前記撮像情報特定手段は、前記位置計測手段及び前記姿勢計測手段による計測結果に基づいて、撮像時における撮像手段位置及び撮像方向を特定するものであり、
   前記最適画像抽出手段は、沿道対象物の構成要素のうち形状的特徴を具備する特徴点を指定すると、該特徴点をその画像内に含む複数の前記沿道画像の中から２つの最適画像を自動抽出するものであり、
   前記位置特定手段は、前記撮像手段位置及び撮像方向と前記２つの最適画像に基づいて、指定された前記特徴点の位置を特定するものであり、
   前記２枚の最適画像は、撮像時におけるそれぞれの撮像方位の交差角が９０°又は略９０°となるような組み合わせであることを特徴とするモバイルマッピングシステム。
2. 前記２枚の最適画像のうち一方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも起点側から撮像したものであり、
   前記２枚の最適画像のうち他方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも終点側から撮像したものであり、
   前記基準方位は、前記特徴点を正面視又は略正面視したときの撮像方位であることを特徴とする請求項１記載のモバイルマッピングシステム。
3. 前記撮像手段は、ＧＰＳを用いた測位によって前記撮像手段位置を計測するものであり、
   前記姿勢計測手段は、ＧＰＳを用いて移動中の前記移動車を２点測位することによって前記撮像手段の撮像方向を計測するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモバイルマッピングシステム。
4. 前記撮像手段は、ＧＰＳを用いた測位によって前記撮像手段位置を計測するものであり、
   前記姿勢計測手段は、慣性計測装置によって前記撮像手段の撮像方向を計測するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモバイルマッピングシステム。
5. 路上を移動する移動車に車載された撮像手段によって、該移動車の移動中に沿道対象物を撮像し、この撮像によって得られた沿道画像に基づいて沿道対象物の位置を計測する沿道対象物の計測方法において、
   前記撮像手段と位置計測手段と姿勢計測手段が設置された前記移動車によって、路上を移動し、
   前記移動車の移動中に、前記撮像手段で連続して撮像して複数の前記沿道画像を取得し、前記位置計測手段で撮像手段位置を計測し、前記姿勢計測手段で前記撮像手段による撮像方向を計測し、
   前記位置計測手段及び前記姿勢計測手段による計測結果に基づいて、撮像時における前記撮像手段位置及び撮像方向を特定し、
   前記沿道画像に収められた沿道対象物の中から所望の沿道対象物を選択するとともに、該沿道対象物の構成要素のうち形状的特徴を具備する特徴点を指定し、
   コンピュータを用いて、前記特徴点をその画像内に含む複数の前記沿道画像の中から２つの最適画像を自動抽出するとともに、これら２つの最適画像とその撮像手段位置及び撮像方向に基づいて演算処理することで前記特徴点の位置を特定し、
   前記２枚の最適画像は、撮像時におけるそれぞれの撮像方位の交差角が９０°又は略９０°となるような組み合わせであることを特徴とする沿道対象物の計測方法。
6. 前記２枚の最適画像のうち一方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも起点側から撮像したものであり、
   前記２枚の最適画像のうち他方の最適画像は、基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって、前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも終点側から撮像したものであり、
   前記基準方位は、前記特徴点を正面視又は略正面視したときの撮像方位であることを特徴とする請求項５記載の沿道対象物の計測方法。
7. 路上を移動する移動車に車載された撮像手段によって、該移動車の移動中に沿道対象物を撮像し、この撮像によって得られた沿道画像に基づいて沿道対象物の位置を特定する沿道対象物の位置特定プログラムにおいて、
   前記撮像手段及び位置計測手段及び姿勢計測手段が設置された前記移動車の移動中に、該撮像手段で連続撮像した複数の前記沿道画像と、該位置計測手段で計測した撮像手段位置と、前記姿勢計測手段で計測した前記撮像手段による撮像方向と、を読み込む基本情報読み込み機能と、
   前記位置計測手段及び前記姿勢計測手段による計測結果に基づいて、撮像時における前記撮像手段位置及び撮像方向を特定する撮影情報特定機能と、
   前記沿道画像に収められた沿道対象物の中から所望の沿道対象物を選択し、該沿道対象物の構成要素のうち形状的特徴を具備する特徴点を指定する特徴点指定機能と、
   前記複数の沿道画像の中から前記特徴点と照合する照合部分を有する候補画像を抽出し、さらにこれら候補画像の中から２つの最適画像を抽出する最適画像抽出機能と、
   前記２つの最適画像と、その撮像手段位置及び撮像方向と、に基づいて前記特徴点の位置を特定する位置特定機能と、を備え、
   前記最適画像抽出機能は、前記特徴点を正面視又は略正面視したときの撮像方位である基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも起点側から撮像した第１の最適画像と、該基準方位との交差角が４５°又は略４５°となる方位から撮像したものであって前記移動車の移動方向において前記特徴点よりも終点側から撮像した第２の最適画像と、を抽出するものであり、
   前記機能をコンピュータに実行させ得ることを特徴とする沿道対象物の位置特定プログラム。

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