JP6605180B2 - 地図処理装置、地図処理方法及び地図処理プログラム - Google Patents

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Description

この発明は、各領域に物体が存在する存在確率を示す複数の地図の対応付け技術に関する。
車両といった移動体の周辺の広い範囲の地図を得るために、移動体で取得された地図と、周辺に存在する移動体又は路側機等で取得された地図とを合成することがある。特許文献１，２には、地図を合成する方法が記載されている。
特許文献１では、各地図について、各グリッドが占有グリッドと非占有グリッドと未知グリッドとのいずれかに分けられる。占有グリッドを中心とするウインドウについて占有グリッドと非占有グリッドと未知グリッドとの数を表すヒストグラムが作成される。ヒストグラムに基づき、地図間で対応する点が特定される。そして、特定された点同士が重なるように座標変換が行われる。
特許文献２では、障害物セル間の距離が計算される。そして、計算された距離の合計値に関する最適化処理がされ、座標変換が行われる。
特開２００５−３２６９４４号公報 特開２００９−１５７４３０号公報
特許文献１に記載された方法では、ヒストグラムに基づく処理を行うため、計算処理が多く、処理時間がかかってしまう。また、特許文献２に記載された方法では、障害物が移動する場合にノイズが大きくなり、合成の精度が低くなってしまう。
この発明は、処理時間を短くしつつ、移動する物体が存在する場合にも精度よく地図間の対応する点を特定可能にすることを目的とする。
この発明に係る地図処理装置は、
各領域に物体が存在する存在確率を示す第１地図及び第２地図それぞれについて、少なくとも一部の領域を対象領域として、前記対象領域についての前記存在確率と、前記対象領域と隣接した隣接領域についての前記存在確率との差を、前記対象領域についての前記隣接領域に対するベクトルとし、前記対象領域についての周囲の領域に対するベクトルの和を、前記対象領域の１次ベクトルとして計算する１次ベクトル計算部と、
前記第１地図及び前記第２地図それぞれについて、２つ以上の領域を注目領域として、前記注目領域に含まれる各領域の前記１次ベクトルの和を、前記注目領域の２次ベクトルとして計算する２次ベクトル計算部と、
前記第１地図についての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルと、前記第２地図ついての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルとを比較して、前記第１地図についての前記注目領域と前記第２地図ついての前記注目領域とが対応するか否かを判定する判定部と
を備える。
この発明では、各領域に物体が存在する存在確率の差をベクトルとして、ベクトルを比較することにより、地図間の対応する点を特定する。これにより、処理時間を短くしつつ、移動する物体が存在する場合にも精度よく地図間の対応する点を特定することが可能である。
実施の形態１に係る地図処理装置１０の構成図。 実施の形態１に係る地図処理装置１０の全体的な処理のフローチャート。 実施の形態１に係る第１地図３１及び第２地図３２の説明図。 実施の形態１に係る解像度変更処理の説明図。 実施の形態１に係る１次ベクトル計算処理のフローチャート。 実施の形態１に係る対象領域選択処理の説明図。 実施の形態１に係るベクトル４１の説明図。 実施の形態１に係る１次ベクトル４２の説明図。 実施の形態１に係る２次ベクトル計算処理のフローチャート。 実施の形態１に係る第１注目領域３８の説明図。 実施の形態１に係る２次ベクトル４３の説明図。 実施の形態１に係る類似領域検索処理のフローチャート。 実施の形態１に係る第２注目領域３９の説明図。 実施の形態１に係る第１注目領域３８に近接する第１注目領域３８’の説明図。 実施の形態１に係る第１注目領域３８に近接する第１注目領域３８’の説明図。 実施の形態１に係る第１注目領域３８に近接する第１注目領域３８’の説明図。 実施の形態１に係る第１地図３１を回転させる処理の説明図。 変形例３に係る地図処理装置１０の構成図。 実施の形態２に係る地図処理装置１０の構成図。 実施の形態２に係る地図処理装置１０の全体的な処理のフローチャート。 実施の形態３に係る地図処理装置１０の構成図。 実施の形態３に係る地図処理装置１０の全体的な処理のフローチャート。
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、実施の形態１に係る地図処理装置１０の構成を説明する。
地図処理装置１０は、コンピュータである。
地図処理装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、ストレージ１３と、通信インタフェース１４とのハードウェアを備える。プロセッサ１１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
プロセッサ１１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
メモリ１２は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ１２は、具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
ストレージ１３は、データを保管する記憶装置である。ストレージ１３は、具体例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。また、ストレージ１３は、ＳＤ（登録商標，Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＣＦ（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ）、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）といった可搬記憶媒体であってもよい。
通信インタフェース１４は、外部の装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース１４は、具体例としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標，Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のポートである。
地図処理装置１０は、機能構成要素として、取得部２１と、解像度変更部２２と、１次ベクトル計算部２３と、２次ベクトル計算部２４と、判定部２５とを備える。地図処理装置１０の各機能構成要素の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ１３には、地図処理装置１０の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、プロセッサ１１によりメモリ１２に読み込まれ、プロセッサ１１によって実行される。これにより、地図処理装置１０の各機能構成要素の機能が実現される。
図１では、プロセッサ１１は、１つだけ示されている。しかし、地図処理装置１０は、プロセッサ１１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、地図処理装置１０の各機能構成要素の機能を実現するプログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ１１と同じように、プロセッシングを行うＩＣである。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図２から図１７を参照して、実施の形態１に係る地図処理装置１０の動作を説明する。
実施の形態１に係る地図処理装置１０の動作は、実施の形態１に係る地図処理方法に相当する。また、実施の形態１に係る地図処理装置１０の動作は、実施の形態１に係る地図処理プログラムの処理に相当する。
図２を参照して、実施の形態１に係る地図処理装置１０の全体的な処理を説明する。
（ステップＳ１０：取得処理）
取得部２１は、合成する対象の地図として、第１地図３１と第２地図３２とを取得する。
具体的には、取得部２１は、通信インタフェース１４を介して、外部の装置から第１地図３１と第２地図３２とを取得する。あるいは、取得部２１は、事前にメモリ１２又はストレージ１３に記憶された第１地図３１と第２地図３２とを取得する。
図３を参照して、実施の形態１に係る第１地図３１及び第２地図３２を説明する。
第１地図３１及び第２地図３２は、各領域３３に物体が存在する存在確率を示す地図である。
実施の形態１では、図３に示すように、第１地図３１及び第２地図３２は、地図範囲内が格子状に複数の領域３３に分割され、各領域３３に物体が存在する存在確率が示された占有格子地図である。実施の形態１では、各領域の存在確率は、物体が存在することを示す“１”（占有）と、物体が存在しないことを示す“０”（空き）と、物体が存在するか否か未知であることを示す“０．５”（不明）とのいずれかである。図３では、存在確率“１”の領域が菱形のハッチングで示され、存在確率“０”の領域が白で示され、存在確率“０．５”の領域が斜線のハッチングで示されている。
第１地図３１は、例えば、車両といった移動体によって生成された地図である。また、第２地図３２は、例えば、第１地図３１を生成した移動体とは異なる他の移動体等である周辺体によって生成された地図である。
具体的には、移動体が、ステレオカメラ又はレーザセンサといったセンサにより移動体周囲の点群データを取得する。そして、移動体が、取得された点群データから移動体周囲を格子に区切った各領域３３に物体が存在する存在確率を計算する。この処理を、移動体が移動しながら繰り返し行うことにより、第１地図３１が生成される。同様に、点群データを取得し、各位置に物体が存在する存在確率を計算するという処理を、周辺体が移動しながら繰り返し行うことにより、第２地図３２が生成される。
実施の形態１では、第１地図３１及び第２地図３２の各領域３３は、位置が特定されているとする。上述したように、第１地図３１及び第２地図３２が移動体によって生成される場合、移動体に搭載された測位装置により特定された移動体の位置と、センサの情報とから、第１地図３１及び第２地図３２の各領域３３の位置が特定される。第１地図３１及び第２地図３２は、各領域３３の位置がグローバル座標系で表されているものとする。
（ステップＳ２０：解像度変更処理）
解像度変更部２２は、第１地図３１及び第２地図３２について、複数の領域を１つの領域にすることにより、第１地図３１及び第２地図３２を低解像度化する。
図４を参照して具体的に説明する。図４には、第１地図３１が低解像度化される例が示されている。第２地図３２についても同じ方法により低解像度化される。
解像度変更部２２は、第１地図３１及び第２地図３２の各領域３３を、基準位置から指定倍率範囲毎に新たな領域３４に分ける。図４では、縦２つ横２つの合計４つの領域３３が１つの新たな領域３４とされている。解像度変更部２２は、各新たな領域３４について次のように存在確率を決定する。（１）解像度変更部２２は、１つでも存在確率が“１”の領域３３がある場合には、存在確率を“１”に決定する。（２）解像度変更部２２は、全ての領域３３が存在確率が“０”の場合には、存在確率を“０”に決定する。（３）解像度変更部２２は、１つでも存在確率が“０．５”の領域３３がある場合には、存在確率を“０．５”に決定する。
（ステップＳ３０：１次ベクトル計算処理）
１次ベクトル計算部２３は、ステップＳ２０で低解像度化された第１地図３１について、１次ベクトル４２を計算する。
図５を参照して、実施の形態１に係る１次ベクトル計算処理を説明する。
（ステップＳ３０１：判定領域選択処理）
図６に示すように、１次ベクトル計算部２３は、ステップＳ２０で低解像度化された第１地図３１のうち、少なくとも一部の領域３４を判定領域３５として選択する。
第１地図３１と第２地図３２との各領域３３の位置が特定されている。そのため、各領域３４の位置も特定されている。したがって、１次ベクトル計算部２３は、第１地図３１のどの部分と第２地図３２のどの部分とが重なっているかを、領域３４の位置から概ね特定することが可能である。そこで、１次ベクトル計算部２３は、第２地図３２と重なっている可能性の高い第１地図３１の一部の領域３４を判定領域３５として選択する。
ここでは、１次ベクトル計算部２３は、矩形の第１地図３１のある１つの辺について、外側から対象数の領域３４を判定領域３５として選択する。図６では、左側の辺について、外側から３個の領域３４が判定領域３５として選択されている。なお、最も外側の領域３４は、後述する１次ベクトル４２を計算することができないため、判定領域３５から除外されている。対象数は、例えば、領域３４の位置の精度等により決定される。
（ステップＳ３０２：対象抽出処理）
１次ベクトル計算部２３は、ステップＳ３０１で判定領域３５として選択された領域３４のうちある領域３４を対象領域３６として抽出する。
（ステップＳ３０３：ベクトル計算処理）
１次ベクトル計算部２３は、対象領域３６についての存在確率と、対象領域３６と隣接した領域３４で隣接領域３７についての存在確率との差を、対象領域３６についての隣接領域３７に対するベクトル４１として計算する。具体例としては、図７に示すように、対象領域３６の存在確率が“０”であり、隣接領域３７の存在確率が“０．５”であるとする。この場合、対象領域３６についての隣接領域３７に対するベクトル４１は、対象領域３６から隣接領域３７へ向かう方向の、長さが０．５のベクトルである。
図８に示すように、１次ベクトル計算部２３は、対象領域３６についての周囲の８個の領域３４に対するベクトル４１の和を、対象領域３６の１次ベクトル４２として計算する。つまり、１次ベクトル計算部２３は、数１により１次ベクトル４２を計算する。
Figure 0006605180
 数１では、ベクトルａ→ ０は対象領域３６の存在確率である。ベクトルａ→ ｉｊは隣接領域３７の存在確率である。変数ｉは横方向の領域３４の位置を表し、変数ｊは縦方向の領域３４の位置を表す。したがって、ベクトル４１は、（ａ→ ｉｊ−ａ→ ０）である。ベクトルｂ→ ０は対象領域３６の１次ベクトル４２である。
（ステップＳ３０４：丸め処理）
１次ベクトル計算部２３は、ステップＳ３０２で計算された１次ベクトル４２の長さが１次閾値よりも短い場合には、１次ベクトル４２を０に変更する。
（ステップＳ３０５：終了判定処理）
１次ベクトル計算部２３は、ステップＳ３０１で判定領域３５として選択された全ての領域３４について１次ベクトル４２が計算されたか否かを判定する。
１次ベクトル計算部２３は、全ての領域３４について１次ベクトル４２が計算された場合には、処理を終了する。一方、１次ベクトル計算部２３は、そうでない場合には、処理をステップＳ３０２に戻す。
（ステップＳ４０：２次ベクトル計算処理）
２次ベクトル計算部２４は、ステップＳ２０で低解像度化された第１地図３１について、２次ベクトル４３を計算する。
図９を参照して、実施の形態１に係る２次ベクトル計算処理を説明する。
（ステップＳ４０１：注目領域抽出処理）
図１０に示すように、２次ベクトル計算部２４は、ステップＳ３０１で判定領域３５として選択された領域３４から隣接する２つ以上の領域３４を第１注目領域３８として抽出する。図１０では、縦２つ横２つの合計４つの領域３４が第１注目領域３８として抽出されている。
（ステップＳ４０２：ベクトル計算処理）
図１１に示すように、２次ベクトル計算部２４は、ステップＳ４０１で抽出された第１注目領域３８に含まれる各領域３４についての１次ベクトル４２の和を、２次ベクトル４３として計算する。つまり、２次ベクトル計算部２４は、数２により、各領域３４についての１次ベクトル４２を合成して２次ベクトル４３を計算する。
Figure 0006605180
 数２では、ベクトルｂｉｊは各領域３４の１次ベクトル４２である。変数ｉは横方向の領域３４の位置を表し、変数ｊは縦方向の領域３４の位置を表す。変数ｉ，ｊの範囲は、第１注目領域３８の範囲である。ベクトルｂは２次ベクトル４３である。
（ステップＳ４０３：丸め処理）
２次ベクトル計算部２４は、ステップＳ４０２で計算された２次ベクトル４３の長さが２次閾値よりも短い場合には、２次ベクトル４３を０に変更する。
（ステップＳ４０４：終了判定処理）
２次ベクトル計算部２４は、２次ベクトル４３の長さが０であるか否かを判定する。
２次ベクトル計算部２４は、２次ベクトル４３の長さが０である場合には、処理をステップＳ４０１に戻して、別の第１注目領域３８を抽出させる。一方、２次ベクトル計算部２４は、そうでない場合には、処理を終了する。
（ステップＳ５０：類似領域検索処理）
判定部２５は、ステップＳ４０１で抽出された第１注目領域３８と類似度が高い第２地図３２の領域を探索する。
図１２を参照して、実施の形態１に係る類似領域検索処理を説明する。
（ステップＳ５０１：注目領域抽出処理）
図１３に示すように、判定部２５は、ステップＳ２０で低解像度化された第２地図３２から隣接する２つ以上の領域３４を第２注目領域３９として抽出する。ここで抽出される第２注目領域３９は、ステップＳ４０１で抽出される第１注目領域３８と同じサイズである。つまり、ここで抽出される第２注目領域３９と、ステップＳ４０１で抽出される第１注目領域３８とは、縦方向に含まれる領域３４の数及び横方向に含まれる領域３４の数が同じである。
（ステップＳ５０２：第１ベクトル計算処理）
判定部２５は、１次ベクトル計算部２３及び２次ベクトル計算部２４に、ステップＳ５０１で抽出された第２注目領域３９についての２次ベクトル４３を計算させる。
２次ベクトル４３の計算方法は、上述した通りである。つまり、まず１次ベクトル計算部２３が、第２注目領域３９に含まれる各領域３４の１次ベクトル４２を計算する。すなわち、１次ベクトル計算部２３は、各領域３４を対象領域３６として、対象領域３６についての周囲の８個の領域３４に対するベクトル４１の和を、対象領域３６の１次ベクトル４２として計算する。そして、２次ベクトル計算部２４は、第２注目領域３９に含まれる各領域３４についての１次ベクトル４２の和を、２次ベクトル４３として計算する。
（ステップＳ５０３：第１類似度計算処理）
判定部２５は、ステップＳ４０２で計算された第１注目領域３８についての２次ベクトル４３と、ステップＳ５０２で計算された第２注目領域３９についての２次ベクトル４３とのコサイン類似度を計算する。
具体的には、判定部２５は、数３により、第１注目領域３８についての２次ベクトル４３と、第２注目領域３９についての２次ベクトル４３とのコサイン類似度を計算する。
Figure 0006605180
 数３では、ベクトルＡ→は第１注目領域３８についての２次ベクトル４３である。ベクトルＢ→は第２注目領域３９についての２次ベクトル４３である。ｃｏｓ（Ａ→，Ｂ→）は、第１注目領域３８についての２次ベクトル４３と、第２注目領域３９についての２次ベクトル４３とのコサイン類似度である。
（ステップＳ５０４：第１類似度判定処理）
判定部２５は、ステップＳ５０４で計算されたコサイン類似度が類似閾値よりも小さいか否かを判定する。
判定部２５は、コサイン類似度が類似閾値よりも小さい場合には、第１注目領域３８と第２注目領域３９とが対応するとして、処理をステップＳ５０５に進める。この際、変数ｋに１を設定する。一方、そうでない場合には、処理をステップＳ５１１に進める。この際、変数ｋに０を設定する。
（ステップＳ５０５：領域ずらし処理）
判定部２５は、ステップＳ２で低解像度化された第１地図３１から、第１注目領域３８に基準方向に近接する別の第１注目領域３８（ここでは、便宜的に第１注目領域３８’と呼ぶ）を抽出する。また、判定部２５は、ステップＳ２０で低解像度化された第２地図３２から、第２注目領域３９に基準方向に近接する別の第２注目領域３９（ここでは、便宜的に第２注目領域３９’と呼ぶ）を抽出する。
第１注目領域３８に近接する第１注目領域３８’とは、図１４に示すように、第１注目領域３８と第１注目領域３８’とが隣り合っていてもよい。また、第１注目領域３８に近接する第１注目領域３８’とは、図１５に示すように、一部が重なり合っていてもよい。また、第１注目領域３８に近接する第１注目領域３８’とは、図１６に示すように、間が空いていてもよい。第２注目領域３９に近接する第２注目領域３９’についても同様である。
但し、第１注目領域３８と第１注目領域３８’との位置関係と、第２注目領域３９と第２注目領域３９’との位置関係とは、同じである。つまり、第１注目領域３８’が第１注目領域３８の下隣りであれば、第２注目領域３９’も第２注目領域３９の下隣りである。
（ステップＳ５０６：第２ベクトル計算処理）
判定部２５は、１次ベクトル計算部２３及び２次ベクトル計算部２４に、ステップＳ５０５で抽出された第１注目領域３８及び第２注目領域３９についての２次ベクトル４３を計算させる。
２次ベクトル４３の計算方法は、上述した通りである。つまり、まず１次ベクトル計算部２３が、第１注目領域３８に含まれる各領域３４の１次ベクトル４２を計算する。すなわち、１次ベクトル計算部２３は、各領域３４を対象領域３６として、対象領域３６についての周囲の８個の領域３４に対するベクトル４１の和を、対象領域３６の１次ベクトル４２として計算する。そして、２次ベクトル計算部２４は、第１注目領域３８に含まれる各領域３４についての１次ベクトル４２の和を、２次ベクトル４３として計算する。同様の処理が第２注目領域３９についても実行され、２次ベクトル４３が計算される。
（ステップＳ５０７：第２類似度計算処理）
判定部２５は、ステップＳ５０６で計算された第１注目領域３８についての２次ベクトル４３と、第２注目領域３９についての２次ベクトル４３とのコサイン類似度を計算する。
コサイン類似度の計算方法は、ステップＳ５０３と同じである。
（ステップＳ５０８：第２類似度判定処理）
判定部２５は、ステップＳ５０７で計算されたコサイン類似度が類似閾値よりも小さいか否かを判定する。
判定部２５は、コサイン類似度が類似閾値よりも小さい場合には、ステップＳ５０５で抽出された第１注目領域３８とステップＳ５０５で抽出された第２注目領域３９とが対応するとして、処理をステップＳ５０９に進める。この際、変数ｋに１加算する。一方、そうでない場合には、処理をステップＳ５１１に進める。この際、変数ｋに０を設定する。
（ステップＳ５０９：連続判定処理）
判定部２５は、変数ｋが基準数Ｎであるか否かを判定する。言い換えると、判定部２５は、基準個（Ｎ個）の第１注目領域３８及び第２注目領域３９が連続して対応したか否かを判定する。
判定部２５は、変数ｋが基準数Ｎである場合には、処理をステップＳ５１０に進める。一方、判定部２５は、そうでない場合には、処理をステップＳ５０５に戻す。
（ステップＳ５１０：一致処理）
判定部２５は、第１地図３１についての近接する基準個の第１注目領域３８と第２地図３２ついての近接する基準個の第２注目領域３９とが同じ位置を示していると判定する。そして、判定部２５は、同じ位置を示すと判定された第１注目領域３８及び第２注目領域３９の位置関係から、第１地図３１と第２地図３２とを対応するための変換量を得る。
具体的には、変換量は、地図を平行移動させる移動量と、地図を回転させる回転量とからなる。移動量は、同じ位置を示すと判定された第１注目領域３８及び第２注目領域３９の位置のずれに相当する。また、回転量は、後述するステップＳ９０で第１地図３１が回転された角度に相当する。
（ステップＳ５１１：第２領域判定処理）
判定部２５は、第２地図３２の全ての領域を第２注目領域３９として抽出したか否かを判定する。
判定部２５は、全ての領域を抽出した場合には、処理をステップＳ５１３に進める。一方、判定部２５は、そうでない場合には、処理をステップＳ５１２に進める。
（ステップＳ５１２：近接領域抽出処理）
判定部２５は、ステップＳ２０で低解像度化された第２地図３２から、第２注目領域３９に近接する別の第２注目領域３９を抽出する。そして、判定部２５は、処理をステップＳ５０２に戻す。
（ステップＳ５１３：不一定処理）
判定部２５は、ステップＳ４０１で選択された第１注目領域３８に対応する領域３４は第２地図３２にはないと判定する。つまり、ステップＳ４０１で選択された第１注目領域３８と同じ位置を示す領域３４は第２地図３２にはないと判定する。
（ステップＳ６０：特定判定処理）
判定部２５は、ステップＳ５０で、ステップＳ４０１で抽出された第１注目領域３８と類似度が高い第２地図３２の領域が特定されたか否かを判定する。
判定部２５は、類似度が高い第２地図３２の領域が特定された場合には、処理を終了する。判定部２５は、そうでない場合には、処理をステップＳ７０に進める。
（ステップＳ７０：第１領域判定処理）
判定部２５は、ステップＳ４０１で判定領域３５に含まれる全ての領域３４が第１注目領域３８として選択されたか否かを判定する。
判定部２５は、全ての領域３４が第１注目領域３８として選択されていない場合には、処理をステップＳ４０に戻して、新たな第１注目領域３８を選択させる。一方、判定部２５は、そうでない場合には、処理をステップＳ８０に進める。
（ステップＳ８０：回転判定処理）
判定部２５は、第１地図３１を３６０度回転させたか否かを判定する。
判定部２５は、第１地図３１を３６０度回転させた場合には、第１地図３１と第２地図３２とは重なっていないと判定して、処理を終了する。一方、判定部２５は、そうでない場合には、処理をステップＳ９０に進める。
（ステップＳ９０：地図回転処理）
判定部２５は、第１地図３１を基準角度だけ回転させる。そして、判定部２５は、処理をステップＳ３０に戻して、改めて第１地図３１の１次ベクトル４２を計算させる。
図１７を参照して第１地図３１を回転させる処理について説明する。
ここでは、第１地図３１が、領域３３を規定する枠の層５１と、存在確率が示された地図の層５２とから構成されると考える。第１地図３１を回転させるとは、枠の層５１は回転させずに、地図の層５２だけを回転させることである。
つまり、回転前の座標を（Ｘ０，Ｙ０）とし、回転中心座標を（ＣＸ，ＣＹ）とし、回転後の座標を（Ｘ１，Ｙ１）とし、回転角度をθとする。すると、第１地図３１を回転させるとは、数４に示す計算になる。すなわち、第１地図３１を回転させるとは、回転後の領域３３の座標から、その領域３３に対応する回転前の領域３３の座標を計算して、その回転前の領域３３の存在確率を回転後の領域３３の存在確率として設定することである。
Figure 0006605180
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態１に係る地図処理装置１０は、各領域３４に物体が存在する存在確率の差をベクトル４１として、ベクトル４１をコサイン類似度により比較することにより、第１地図３１と第２地図３２との対応する点を特定する。
ベクトル４１を用いた計算であるため、特許文献１のようにヒストグラムを用いた場合に比べ、処理時間を短くすることができる。また、移動する物体が存在する場合であっても、移動がベクトル４１に与える影響は小さい。そのため、移動する物体が存在する場合にも精度よく第１地図３１と第２地図３２との対応する点を特定することが可能である。
＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
実施の形態１では、図２のステップＳ１０で第１地図３１と第２地図３２との２つの地図が取得された。しかし、図２のステップＳ１０では、３つ以上の地図が取得されてもよい。この場合、地図処理装置１０は、２つの地図の各組合せについて図２のステップ２以降の処理を実行すればよい。
＜変形例２＞
実施の形態１では、第１地図３１及び第２地図３２の各領域３３には、“１”と“０”と“０．５”とのいずれかの存在確率が設定されていた。しかし、これに限らず、各領域３３には、より細かな確率が設定されていてもよい。
この場合には、図２のステップＳ２０で解像度変更部２２は、新たな領域３４の確率として、新たな領域３４に含まれる領域３３の確率のうち最も高い確率を設定すればよい。
＜変形例３＞
実施の形態１では、地図処理装置１０の各機能構成要素の機能がソフトウェアで実現された。変形例３として、地図処理装置１０の各機能構成要素の機能はハードウェアで実現されてもよい。この変形例３について、実施の形態１と異なる点を説明する。
図１８を参照して、変形例３に係る地図処理装置１０の構成を説明する。
各機能構成要素の機能がハードウェアで実現される場合、地図処理装置１０は、通信インタフェース１４と、電子回路１５とを備える。電子回路１５は、地図処理装置１０の各機能構成要素の機能と、メモリ１２及びストレージ１３の機能とを実現する専用の電子回路である。
電子回路１５は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が想定される。
各機能構成要素の機能を１つの電子回路１５で実現してもよいし、各機能構成要素の機能を複数の電子回路１５に分散させて実現してもよい。
＜変形例４＞
変形例４として、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。つまり、地図処理装置１０の各機能構成要素のうち、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。
プロセッサ１１と記憶装置１２と電子回路１５とを処理回路という。つまり、地図処理装置１０が図１と図１８とのどちらに示される構成であっても、各機能構成要素の機能は、処理回路により実現される。
実施の形態２．
実施の形態２は、第１地図３１と第２地図３２とを合成する点が実施の形態１と異なる。実施の形態２では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１９を参照して、実施の形態２に係る地図処理装置１０の構成を説明する。
地図処理装置１０は、地図合成部２６を備える点が図１に示す地図処理装置１０と異なる。地図合成部２６は、他の機能構成要素と同様に、ソフトウェアで実現される。あるいは、地図合成部２６は、ハードウェアで実現されてもよい。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図２０を参照して、実施の形態２に係る地図処理装置１０の動作を説明する。
（ステップＳ１：地図比較処理）
地図処理装置１０は、図２に基づき説明した処理を実行して、第１地図３１と第２地図３２とを合成するための変換量を計算する。
（ステップＳ２：合成処理）
地図合成部２６は、ステップＳ１で計算された変換量に基づき、第１地図３１と第２地図３２とを合成して合成地図６１を生成する。
具体的には、地図合成部２６は、変換量に基づき第２地図３２を変換する。そして、地図合成部２６は、第１地図３１と、変換後の第２地図３２とを組み合わせて合成地図６１を生成する。
地図合成部２６は、第１地図３１と、変換後の第２地図３２とを組み合わせる際、第２地図３２のうち第１地図３１に含まれていない部分を、第１地図３１に加える。地図合成部２６は、第１地図３１と第２地図３２との両方に含まれる部分については、第１地図３１と第２地図３２とのいずれか一方を使用してもよいし、第１地図３１と第２地図３２との平均値をとる等してもよい。
＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態２に係る地図処理装置１０は、第１地図３１と第２地図３２とを合成する。実施の形態１で説明したように、地図処理装置１０は、短い処理時間で精度よく第１地図３１と第２地図３２との対応する点を特定可能である。そのため、地図処理装置１０は、短い処理時間で精度よく第１地図３１と第２地図３２とを合成した合成地図６１を生成することが可能である。
実施の形態３．
実施の形態３は、合成地図６１に基づき運転支援を行う点が実施の形態２と異なる。実施の形態３では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図２１を参照して、実施の形態３に係る地図処理装置１０の構成を説明する。
地図処理装置１０は、運転支援部２７を備える点が図１９に示す地図処理装置１０と異なる。運転支援部２７は、他の機能構成要素と同様に、ソフトウェアで実現される。あるいは、運転支援部２７は、ハードウェアで実現されてもよい。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図２２を参照して、実施の形態３に係る地図処理装置１０の動作を説明する。
ステップＳ１からステップＳ２の処理は、実施の形態２と同じである。
（ステップＳ３：運転支援処理）
運転支援部２７は、合成地図６１に基づき、移動体の運転支援を行う。具体的には、運転支援部２７は、合成地図６１に基づき移動体を制御して自動運転を実現する。又は、運転支援部２７は、移動体の運転手に合成地図６１の情報を提供する。例えば、運転支援部２７は、移動体に搭載された表示装置に合成地図６１の情報を表示することにより、移動体の運転手に合成地図６１の情報を提供する。
＊＊＊実施の形態３の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態３に係る地図処理装置１０は、合成地図６１に基づき運転支援を行う。実施の形態２で説明したように、地図処理装置１０は、短い処理時間で精度よく合成地図６１を生成することが可能である。そのため、地図処理装置１０は、リアルタイム性の高い運転支援を、精度のよい合成地図６１に基づき行うことが可能である。
＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例５＞
実施の形態３では、地図処理装置１０が運転支援部２７を備えた。しかし、運転支援部２７は、地図処理装置１０とは別の運転支援装置が備えていてもよい。この場合、運転支援装置は、図２２のステップＳ２で生成された合成地図６１を地図処理装置１０から取得して、運転支援を行う。
１０ 地図処理装置、１１ プロセッサ、１２ メモリ、１３ ストレージ、１４ 通信インタフェース、１５ 電子回路、２１ 取得部、２２ 解像度変更部、２３ １次ベクトル計算部、２４ ２次ベクトル計算部、２５ 判定部、２６ 地図合成部、２７ 運転支援部、３１ 第１地図、３２ 第２地図、３３ 領域、３４ 領域、３５ 判定領域、３６ 対象領域、３７ 隣接領域、３８ 第１注目領域、３９ 第２注目領域、４１ ベクトル、４２ １次ベクトル、４３ ２次ベクトル、５１ 層、５２ 層、６１ 合成地図。

Claims (11)

  1. 各領域に物体が存在する存在確率を示す第１地図及び第２地図それぞれについて、少なくとも一部の領域を対象領域として、前記対象領域についての前記存在確率と、前記対象領域と隣接した隣接領域についての前記存在確率との差を、前記対象領域についての前記隣接領域に対するベクトルとし、前記対象領域についての周囲の領域に対するベクトルの和を、前記対象領域の１次ベクトルとして計算する１次ベクトル計算部と、
    前記第１地図及び前記第２地図それぞれについて、２つ以上の領域を注目領域として、前記注目領域に含まれる各領域の前記１次ベクトルの和を、前記注目領域の２次ベクトルとして計算する２次ベクトル計算部と、
    前記第１地図についての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルと、前記第２地図ついての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルとを比較して、前記第１地図についての前記注目領域と前記第２地図ついての前記注目領域とが対応するか否かを判定する判定部と
    を備える地図処理装置。
  2. 前記判定部は、前記第１地図についての近接する基準個の前記注目領域と前記第２地図ついての近接する前記基準個の前記注目領域とが対応する場合に、前記第１地図についての近接する前記基準個の前記注目領域と前記第２地図ついての近接する前記基準個の前記注目領域とが同じ位置を示していると判定する
    請求項１に記載の地図処理装置。
  3. 前記判定部は、前記第１地図について基準方向に近接する前記基準個の前記注目領域と前記第２地図ついての近接する前記基準個の前記注目領域とが対応するか否かを、前記第１地図を基準角度ずつ回転させながら判定する
    請求項２に記載の地図処理装置。
  4. 前記判定部は、前記第１地図についての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルと、前記第２地図ついての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルとのコサイン類似度を計算することにより、比較する
    請求項１から３までのいずれか１項に記載の地図処理装置。
  5. 前記１次ベクトル計算部は、前記第１地図及び前記第２地図それぞれについて、外側から２番目の領域から、内側の方に対象数の領域までを前記対象領域として選択する
    請求項１から４までのいずれか１項に記載の地図処理装置。
  6. 前記１次ベクトル計算部は、前記対象領域についての周囲の領域に対するベクトルの和が第１閾値よりも小さい場合には、前記対象領域の前記１次ベクトルを０に設定し、
    前記２次ベクトル計算部は、前記注目領域に含まれる各領域の前記１次ベクトルの和が第２閾値よりも小さい場合には、前記注目領域の前記２次ベクトルを０に設定し、
    前記判定部は、前記２次ベクトルが０でない前記注目領域について比較する
    請求項１から５までのいずれか１項に記載の地図処理装置。
  7. 前記地図処理装置は、さらに、
    前記第１地図及び前記第２地図について、複数の領域を１つの領域にすることにより、前記第１地図及び前記第２地図を低解像度化する解像度変更部
    を備え、
    前記１次ベクトル計算部は、前記解像度変更部によって低解像度化された前記第１地図及び前記第２地図について、前記１次ベクトルを計算する
    請求項１から６までのいずれか１項に記載の地図処理装置。
  8. 前記解像度変更部は、前記複数の領域それぞれについての前記存在確率のうち最も高い存在確率を、前記１つの領域についての前記存在確率として設定する
    請求項７に記載の地図処理装置。
  9. 前記地図処理装置は、さらに、
    前記判定部によって対応すると判定された前記注目領域に基づき、前記第１地図と前記第２地図とを合成して合成地図を生成する地図合成部と、
    前記地図合成部によって生成された前記合成地図に基づき、移動体を制御する、又は、前記移動体の運転手に情報を提供する運転支援部と
    を備える請求項１から８までのいずれか１項に記載の地図処理装置。
  10. コンピュータが、各領域に物体が存在する存在確率を示す第１地図及び第２地図それぞれについて、少なくとも一部の領域を対象領域として、前記対象領域についての前記存在確率と、前記対象領域と隣接した隣接領域についての前記存在確率との差を、前記対象領域についての前記隣接領域に対するベクトルとし、前記対象領域についての周囲の領域に対するベクトルの和を、前記対象領域の１次ベクトルとして計算し、
    コンピュータが、前記第１地図及び前記第２地図それぞれについて、２つ以上の領域を注目領域として、前記注目領域に含まれる各領域の前記１次ベクトルの和を、前記注目領域の２次ベクトルとして計算し、
    コンピュータが、前記第１地図についての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルと、前記第２地図ついての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルとを比較して、前記第１地図についての前記注目領域と前記第２地図ついての前記注目領域とが対応するか否かを判定する地図処理方法。
  11. 各領域に物体が存在する存在確率を示す第１地図及び第２地図それぞれについて、少なくとも一部の領域を対象領域として、前記対象領域についての前記存在確率と、前記対象領域と隣接した隣接領域についての前記存在確率との差を、前記対象領域についての前記隣接領域に対するベクトルとし、前記対象領域についての周囲の領域に対するベクトルの和を、前記対象領域の１次ベクトルとして計算する１次ベクトル計算処理と、
    前記第１地図及び前記第２地図それぞれについて、２つ以上の領域を注目領域として、前記注目領域に含まれる各領域の前記１次ベクトルの和を、前記注目領域の２次ベクトルとして計算する２次ベクトル計算処理と、
    前記第１地図についての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルと、前記第２地図ついての前記注目領域に対して計算された前記２次ベクトルとを比較して、前記第１地図についての前記注目領域と前記第２地図ついての前記注目領域とが対応するか否かを判定する判定処理と
    をコンピュータに実行させる地図処理プログラム。
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