JP6691843B2 - 道路情報生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、道路情報生成装置に関する。

近年、自動車の自動運転技術の開発が活発に行われている。車両に搭載されるセンサからは車両の周辺の情報しか得られないため、自動運転のためにはあらかじめ作成された地図データが不可欠である。
地図データの生成手法は多数開示されている（たとえば特許文献１）。

特許第４９５０８１８号

従来は人間が車両を運転することを前提として地図、すなわち道路情報が生成されており、自動運転に適した道路情報が得られていない。さらに、自動運転を実現する車載装置はリソースが少ないことが一般的であるため、道路情報のデータ容量の削減が求められる。

本発明の第１の態様によると、道路情報生成装置は、車両の前方を撮影して得られた撮影画像、および前記撮影画像が撮影された際の前記車両の車速が入力されるマッチング部と、リンクを構成する複数の点のそれぞれの位置情報に代えて前記リンクの長さを出力するリンク情報出力部と、を備え、前記マッチング部は、前記撮影画像から信号機を検出し、検出された前記信号機の表示情報および前記車速に基づき、前記撮影画像が撮影された際に前記車両が通行していたリンクと前記信号機を関連付け、前記リンク情報出力部はさらに、リンクの識別子、前記識別子により識別されるリンクの長さ、前記識別子により識別されるリンクに前記マッチング部により関連付けられた前記信号機の識別子との組合せを含み、前記リンクを構成する複数の点のそれぞれの位置情報を含まない制御用地図データを出力する。

本発明によれば、自動運転に適しており、なおかつデータ容量が低減された道路情報を生成できる。

自動運転システムの構成を示す図 情報収集車の構成を示す図 データ解析装置の構成を示す機能ブロック図 道路データ２９１の一例を示す図 地物データ２９２の一例を示す図 ノードデータ２９３の一例を示す図 制御地図生成装置３の構成を示す機能ブロック図 制御用道路データ３９３の一例を示す図 紐付け地物データ３９２の一例を示す図 自動運転車４の構成を示す機能ブロック図 動作例に示す道路の簡略図 動作例に用いられる撮影画像 紐付け道路データ３９１の一例を示す図 マッチング部３２の動作を表すフローチャート 図１４のステップＳ７２０に示す赤信号処理の詳細を示すフローチャート 図１４のステップＳ７４０に示す青信号処理の詳細を示すフローチャート 変形例４における道路認識部２２の動作を表すフローチャート

（第１の実施の形態）
以下、図１〜図１６を参照して、本発明に係る自動運転システムの第１の実施の形態を説明する。

＜構成＞
図１は本発明に係る自動運転システム１００の構成を示す図である。自動運転システム１００は、人間によって運転され道路に関する情報を収集する情報収集車１と、基礎的な道路情報を抽出するデータ解析装置２と、基礎的な道路情報から自動運転に適した地図データを生成する制御地図生成装置３と、自動運転車４とから構成される。情報収集車１が収集した情報はデータ解析装置２に提供され、データ解析装置２が生成した情報は制御地図生成装置３に提供され、制御地図生成装置３が生成した情報は自動運転車４に提供される。それぞれの情報が提供される手段は、有線または無線による通信を用いた自動伝送でもよいし、人手を介した通信または記憶媒体を用いた情報の移送でもよい。

（情報収集車）
図２は、情報収集車１の構成を示す図である。情報収集車１は、ＧＰＳ受信機１１と、三次元レーザスキャナ１２と、カメラ１３と、車速センサ１４と、収集車記憶部１９とを備える。ＧＰＳ受信機１１、三次元レーザスキャナ１２、カメラ１３、および車速センサ１４は、取得した情報を収集車記憶部１９に格納する。
ＧＰＳ受信機１１は、複数の衛星から電波を受信し、電波に含まれる信号を用いて情報収集車１の位置、すなわち緯度、経度、および高度を算出する。

三次元レーザスキャナ１２は、情報収集車１の周囲の空間にレーザー光を照射し、反射光を受光するまでの時間に基づき周囲に存在する物体までの距離情報を算出する。三次元レーザスキャナ１２はレーザー光の照射方向を水平方向および垂直方向に変化させる。
カメラ１３は、情報収集車１の上部または前方に設けられ、少なくとも情報収集車１の前方を視野に含むカラーカメラである。カメラ１３は複数のカメラから構成されていてもよい。カメラ１３が撮影して得られた画像（以下、撮影画像）には色情報が含まれるので、後述するように撮影画像から信号機の灯火、すなわちライトの色を識別できる。本実施の形態では、「止まれ」を意味する赤色の灯火を点灯させている信号機を「赤信号」と呼び、「進んでもよい」を意味する青または緑の灯火を点灯させている信号機を「青信号」と呼ぶ。

車速センサ１４は、たとえばロータリエンコーダであり、情報収集車１の走行速度を検出し、速度情報として収集車記憶部１９に格納する。この速度情報は、カメラ１３による撮影画像の生成と同期して収集車記憶部１９に格納される。速度情報と撮影画像の同期は、たとえば両者にタイムスタンプを付与して保存することにより間接的に同期させてもよいし、撮影画像が得られた際に速度情報をあわせて取得し両者を組として格納することで直接的に同期させてもよい。
収集車記憶部１９は、不揮発性の記憶手段、たとえばハードディスクドライブや不揮発性メモリである。前述のとおり収集車記憶部１９には、ＧＰＳ受信機１１の出力を蓄積した位置情報ログ１９１、三次元レーザスキャナ１２の出力を蓄積した距離情報ログ１９２、カメラ１３の出力を蓄積した撮影画像ログ１９３、および車速センサ１４の出力を蓄積した車速情報ログ１９４が格納される。

（データ解析装置）
図３は、データ解析装置２の構成を示す機能ブロック図である。データ解析装置２は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および解析装置記憶部２９を備える。データ解析装置２のＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより後述する機能を奏する。データ解析装置２は、その機能として、解析装置入力部２１と、道路認識部２２と、地物認識部２３と、解析装置出力部２５とを備える。解析装置記憶部２９には、位置情報ログ１９１、距離情報ログ１９２、撮影画像ログ１９３、車速情報ログ１９４、道路データ２９１、地物データ２９２、およびノードデータ２９３が格納される。位置情報ログ１９１、距離情報ログ１９２、撮影画像ログ１９３、および車速情報ログ１９４は情報収集車１から提供される。道路データ２９１、およびノードデータ２９３は道路認識部２２により生成され、地物データ２９２は地物認識部２３により生成される。

解析装置入力部２１は、情報収集車１の収集車記憶部１９から情報を読み取り、解析装置記憶部２９に格納する。解析装置入力部２１が読み取る情報は、情報収集車１が収集した全ての情報である。解析装置出力部２５は、解析装置記憶部２９に格納される全ての情報を制御地図生成装置３の後述する生成装置記憶部３９へ出力する。

道路認識部２２は、位置情報ログ１９１、距離情報ログ１９２、撮影画像ログ１９３、および地物データ２９２に基づき、道路データ２９１およびノードデータ２９３を生成する。道路認識部２２はまず、位置情報ログ１９１および距離情報ログ１９２に基づき、交差点であるノードを生成してノードデータ２９３として解析装置記憶部２９へ出力する。次に道路認識部２２は、ノード同士を接続するリンクのそれぞれについて、リンクの形状、すなわち道路の形状を表す形状点を複数生成して道路データ２９１として解析装置記憶部２９へ出力する。さらに道路認識部２２は、地物データ２９２に記載されたそれぞれの地物について、地物に最も近いリンクにその地物を紐付けて道路データ２９１に記録する。なお、道路認識部２２が行うこれらの処理の詳細については後述する。

地物認識部２３は、位置情報ログ１９１、距離情報ログ１９２、および撮影画像ログ１９３に基づき地物、たとえば信号機や停止線を検出してその情報を地物データ２９２として解析装置記憶部２９へ出力する。地物認識部２３はまず、カメラ１３が取得した撮影画像ログ１９３、三次元レーザスキャナ１２が取得した距離情報ログ１９２に基づき地物を検出する。次に地物認識部２３は、検出した地物の撮影画像上の位置や距離情報に基づき、情報収集車１と検出した地物との位置関係、すなわち相対位置を推定する。さらに地物認識部２３は、情報収集車１の位置情報ログ１９１と推定した相対位置を用いて検出した地物の位置を算出し、地物データ２９２として出力する。なお、地物認識部２３が行うこれらの処理の詳細については後述する。

図４〜６はそれぞれ、道路データ２９１、地物データ２９２、およびノードデータ２９３の一例を示す図である。道路データ２９１は、１または複数のレコードから構成される。道路データ２９１の各レコードはそれぞれ１つのリンクに対応しており、リンクを示す識別子である道路ＩＤ、リンクの一端であるノードを示す第１道路ノード、リンクの他端であるノードを示す第２道路ノード、リンクの形状点を列挙した形状データ、およびリンクの近傍に存在する地物のＩＤを示す地物ＩＤ、の５つのフィールドから構成される。リンクの形状点とは、リンクの形状を表す複数の点である。

地物データ２９２は、１または複数のレコードから構成され、各レコードはそれぞれ１つの地物に対応する。地物データ２９２の各レコードは、地物を示す識別子である地物ＩＤ、地物の属性を示す地物属性、および地物の緯度・経度・高度を示す地物位置、の３つのフィールドから構成される。
ノードデータ２９３は、１または複数のレコードから構成され、各レコードはそれぞれ１つのノードに対応する。ノードデータ２９３の各レコードは、ノードを示す識別子である道路ノード、およびそのノードの緯度・経度を示すノード位置、の２つのフィールドから構成される。

（制御地図生成装置）
図７は、制御地図生成装置３の構成を示す機能ブロック図である。制御地図生成装置３は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および生成装置記憶部３９を備える。制御地図生成装置３のＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより後述する機能を奏する。制御地図生成装置３は、その機能として、生成装置入力部３１と、マッチング部３２と、削減部３３と、生成装置出力部３５とを備える。生成装置記憶部３９には、位置情報ログ１９１、距離情報ログ１９２、撮影画像ログ１９３、車速情報ログ１９４、道路データ２９１、地物データ２９２、ノードデータ２９３、紐付け道路データ３９１、紐付け地物データ３９２、および制御用道路データ３９３が格納される。位置情報ログ１９１、距離情報ログ１９２、撮影画像ログ１９３、車速情報ログ１９４、道路データ２９１、地物データ２９２、およびノードデータ２９３はデータ解析装置２から提供され、紐付け道路データ３９１、および紐付け地物データ３９２はマッチング部３２により生成され、制御用道路データ３９３は削減部３３により生成される。

生成装置入力部３１は、データ解析装置２の解析装置出力部２５が出力する情報を読み取り、生成装置記憶部３９に格納する。生成装置出力部３５は、生成装置記憶部３９に格納される制御用道路データ３９３、および紐付け地物データ３９２を自動運転車４へ出力する。
マッチング部３２は、撮影画像ログ１９３、車速情報ログ１９４、道路データ２９１、およびノードデータ２９３に基づき、紐付け道路データ３９１および紐付け地物データ３９２を生成する。紐付け道路データ３９１の構造は道路データ２９１と同一であるが、後述のように地物ＩＤの値が異なる。なお、マッチング部３２が行う紐付け道路データ３９１の生成処理の詳細については後述する。

削減部３３は、紐付け道路データ３９１、およびノードデータ２９３に基いて制御用道路データ３９３を生成する。削減部３３は、主に紐付け道路データ３９１の形状データを用いてリンクの長さ、すなわちノード間の距離を算出し、その距離を制御用道路データ３９３に「距離」として記録する。また削減部３３は、紐付け道路データ３９１の全てのレコードについて、形状データ以外を制御用道路データ３９３にコピーする。なお、削減部３３が行う制御用道路データ３９３の生成処理の詳細については後述する。

図８、図９はそれぞれ、制御用道路データ３９３、および紐付け地物データ３９２の一例を示す図である。制御用道路データ３９３は道路データ２９１との差異を、紐付け地物データ３９２は地物データ２９２との差異を説明する。
制御用道路データ３９３の各レコードは、「形状データ」のフィールドの代わりに、ノードの長さを示す「距離」のフィールドを有する。ノードの長さとは次のリンクまでの距離である。この距離は、形状データに基づき算出される。紐付け地物データ３９２の各レコードは、地物データ２９２の各レコードの情報に加えて、その地物に紐付けられた他の地物のＩＤを示す「紐付地物ＩＤ」のフィールドを有する。

（自動運転車）
図１０は、自動運転車４の構成を示す機能ブロック図である。自動運転車４は、車両制御部４１と、経路検索部４２と、ＧＰＳ受信機１１と、カメラ１３と、自動運転車両記憶部４９とを備える。車両制御部４１は、自動運転車４のエンジン、制動装置、およびステアリング装置を制御する。経路検索部４２は、ユーザの入力に基づき自動運転車４の走行経路を算出する。ＧＰＳ受信機１１、およびカメラ１３は、情報収集車１が備えるものと同様である。自動運転車両記憶部４９には、ノードデータ２９３と、紐付け地物データ３９２と、制御用道路データ３９３とが格納される。これらは、制御地図生成装置３から出力されたものである。車両制御部４１は、経路検索部４２が算出する走行経路を、ＧＰＳ受信機１１、およびカメラ１３の出力、ならびに自動運転車両記憶部４９に格納された情報を用いて走行する。

＜動作の説明＞
データ解析装置２に備えられる道路認識部２２および地物認識部２３、ならびに制御地図生成装置３に備えられるマッチング部３２および削減部３３の動作を説明する。

（道路認識部）
道路認識部２２は、ノードの検出、ノード位置の特定、リンクの形状の算出、および地物の紐付けを行う。いずれも既知の手法を用いることができる。以下に説明する手法は一例である。
ノードの検出には、距離情報ログ１９２および撮影画像ログ１９３が用いられる。道路認識部２２は、距離情報ログ１９２および撮影画像ログ１９３を用いて交差点をノードとして検出する。検出されたノードの位置、すなわち緯度・経度は、位置情報ログ１９１を用いて特定される。

リンクの形状の算出には、位置情報ログ１９１、距離情報ログ１９２および撮影画像ログ１９３が用いられる。リンクの形状は、所定距離の間隔で記録される位置により特定され、緯度・経度の組として表される。
地物の紐付けには、地物データ２９２が用いられる。道路認識部２２は、地物データ２９２に記載されたそれぞれの地物について、それぞれのリンクとの最短距離を算出し、最も距離が短いリンクにその地物を紐付ける。

（地物認識部）
地物認識部２３は、地物の検出、地物の属性判断、および地物の位置特定を行う。いずれも既知の手法を用いることができる。以下に説明する手法は一例である。
地物の検出には、距離情報ログ１９２、および撮影画像ログ１９３が用いられる。地物認識部２３は、距離情報ログ１９２により得られる情報収集車１の周辺の形状に、撮影画像ログ１９３により得られる色情報を付加する。これにより、信号機などの立体的な地物だけでなく、路面に描画された停止線などの平面的な地物も検出される。

地物の属性は、検出された地物の色や形状を利用したテンプレートマッチング、および地物の路面からの高さから決定される。たとえば信号機はテンプレートマッチングにより判断可能であり、停止線はテンプレートマッチングおよび地面からの高さにより判断可能である。
地物の位置は、情報収集車１と地物の相対位置関係、および位置情報ログ１９１として得られる情報収集車１の絶対位置に基づき算出される。検出された地物は、撮影画像上の位置や距離情報に基づき、情報収集車１と検出した地物との相対位置が算出される。そしてこの相対位置と、位置情報ログ１９１から得られる情報収集車１の絶対位置との重ね合わせにより、検出した地物の絶対位置、すなわち緯度・経度・高度が算出される。

（マッチング部）
マッチング部３２による、紐付け道路データ３９１の作成と紐付け地物データ３９２の作成について説明する。
マッチング部３２は、道路データ２９１における各リンクに、そのリンクを走行中の車両が特に参照すべき地物のＩＤを紐付けて紐付け道路データ３９１を生成する。換言するとマッチング部３２は、道路データ２９１から地物ＩＤのフィールドを書き換えて紐付け道路データ３９１を生成する。特に参照すべき地物とは、そのリンクを走行中に参照すべき信号機や停止線である。

マッチング部３２は、リンクと信号機と信号機との論理的な関連付けを行う。すなわちマッチング部３２は、情報収集車１が通行したリンクと検出した信号機を関連付けるか否かを判断し、肯定判断する場合は通行したリンクを特定して紐付け道路データ３９１を生成する。通行したリンクと検出した信号機を関連付けるケースは２つあり、第１のケースは、赤信号が検出され情報収集車１が停止している場合である。停車している情報収集車１は、赤信号の指示に従ったと推測されるからである。第２のケースは、青信号が検出され情報収集車１が走行している場合である。走行した情報収集車１は、青信号を参照していると推測されるからである。また第１のケースにおいて停車している情報収集車１の前方に存在する停止線を検出し、この停止線を検出した信号機と関連付ける。

マッチング部３２は、地物データ２９２および紐付け道路データ３９１を用いて紐付け地物データ３９２を生成する。マッチング部３２は、地物データ２９２に「紐付地物ＩＤ」のフィールドを追加して紐付け地物データ３９２とする。マッチング部３２は、新たに設けられた「紐付地物ＩＤ」のフィールドに、各レコードの「地物ＩＤ」のフィールドに格納された地物ＩＤに対応する地物ＩＤを格納する。対応する地物ＩＤは、紐付け道路データ３９１の同一のレコードにおける「地物ＩＤ」のフィールドに格納される地物ＩＤである。

（削減部）
削減部３３は、紐付け道路データ３９１の全てのレコード、すなわち全てのリンクについて、リンクの長さ、すなわちノード間の距離を算出する。ノード間の距離はノード間の直線距離ではなく、道路形状に沿った距離が算出される。ノード間の距離は、ノードＸとノードＹの間にｎ個の形状点が存在する場合に、たとえば次のように和として算出される。すなわち、ノードＸから第１の形状点までの直線距離と、第１の形状点から第２の形状点までの直線距離と、・・・、第（ｎ−１）の形状点から第ｎの形状点までの直線距離と、第ｎの形状点からノードＹまでの直線距離との和として算出される。削減部３３は、算出した距離を制御用道路データ３９３の新たなレコードの「距離」として記録する。そしてそのレコードの他の情報、すなわち道路ＩＤ、第１道路ノード、第２道路ノード、地物ＩＤを紐付け道路データ３９１からコピーする。

＜動作例＞
図１１は、ある道路の簡略図である。図１１では信号機などの地物を記載していない。図１１においてハッチングは道路以外の領域を示す。図１１における丸印は道路認識部２２によりノードとして認識された点を示す。すなわち図１１に示す道路からは、交差点としてＲＮ１〜ＲＮ６のノードが認識された。また、ノードＲＮ１とノードＲＮ２を接続するリンクはＬ１１であり、ノードＲＮ２とノードＲＮ３を接続するリンクはＬ１２であり、ノードＲＮ２とノードＲＮ４を接続するリンクはＬ１３である。また、ノードＲＮ１〜ＲＮ２間の距離はＰ［ｍ］、ノードＲＮ２〜ＲＮ３間の距離はＱ［ｍ］、ノードＲＮ２〜ＲＮ４間の距離はＲ［ｍ］である。このような道路において、情報収集車１が図１１の四角で示す位置におり、進行方向である図１１の上方を撮影して得られた画像が図１２である。図１２に示されている範囲は、おおよそ図１１において破線で囲まれた範囲である。

図１２に示す撮影画像には、信号機６０１〜６０３、および停止線６０４〜６０６が撮影されている。また図１２には便宜的に図１１に示したノードＲＮ１〜ＲＮ４およびリンクＬ１１〜Ｌ１３も記載している。なおＲＮ２以外のノードは図１２に示す範囲外に存在するので、便宜的に図１２の外周部に記載している。信号機６０１は図示右側、すなわちノードＲＮ４の方を向いており、青色のライトが灯火されている。信号機６０２は図示手前側、すなわちノードＲＮ１の方を向いており、赤色のライトが灯火されている。信号機６０１、６０２は同一の支柱Ｐ１に固定されており、支柱Ｐ１は図示交差点の奥側で道路の左側に位置する。この支柱Ｐ１に最も近いリンクはリンクＬ１２である。

信号機６０３は図示奥側、すなわちノードＲＮ３の方を向いている。信号機６０３は支柱Ｐ２に固定されており、支柱Ｐ２は図示交差点の手前で道路の右側に位置する。この支柱Ｐ２に最も近いリンクはリンクＬ１１である。
この道路を情報収集車１が走行し、得られた情報をデータ解析装置２が処理すると図４に示す道路データ２９１が得られる。ただし図４では地物ＩＤとして、図１２に示す符号を用いている。データ解析装置２は検出した地物を距離が最も近いリンクに紐付ける。すなわち、道路ＩＤがＬ１１のリンクには信号機６０３と停止線６０４とが紐付けられ、道路ＩＤがＬ１２のリンクには信号機６０１，６０２と停止線６０５とが紐付けられ、道路ＩＤがＬ１３のリンクには停止線６０６が紐付けられる。

次に制御地図生成装置３のマッチング部３２が動作すると、図１３に示す紐付け道路データ３９１が生成される。前述のとおり紐付け道路データ３９１の構成は道路データ２９１と同様であり、マッチング部３２の動作によりリンクに紐付けられる地物ＩＤが変更される。マッチング部３２により、地物ＩＤは当該リンクを通行する際に参照すべき地物のＩＤが紐付けられる。たとえば、車両が道路ＩＤがＬ１１のリンクを通行する際には、信号機６０２を参照して交差点への侵入可否を判断すべきであり、侵入できない場合は停止線６０４を参照して車両の停止位置を決定する。そのため、図１３に示すように、マッチング部３２が生成した紐付け道路データ３９１では、道路ＩＤがＬ１１のリンクには信号機６０２と停止線６０４の地物ＩＤである６０２と６０４とが紐付けられ、道路ＩＤがＬ１２のリンクには信号機６０３と停止線６０５の地物ＩＤである６０３と６０５とが紐付けられ、道路ＩＤがＬ１３のリンクには信号機６０１と停止線６０６の地物ＩＤである６０３と６０５とが紐付けられる。

さらに制御地図生成装置３の削減部３３が動作すると、図８に示す制御用道路データ３９３が生成される。図８に示す制御用道路データ３９３は、図１３に示す紐付け道路データ３９１から形状データの情報を簡素化しており、形状データの代わりに次のノードまでの距離の情報が格納される。

＜フローチャート＞
（マッチング部）
マッチング部３２の動作をフローチャートを用いて説明する。
図１４はマッチング部３２の動作を表すフローチャートである。以下に説明する各ステップの動作主体は制御地図生成装置３のＣＰＵである。
ステップＳ７１０では、生成装置記憶部３９から、位置情報ログ１９１、距離情報ログ１９２、撮影画像ログ１９３、車速情報ログ１９４、道路データ２９１、および地物データ２９２を読み込みステップＳ７２０に進む。
ステップＳ７２０では図１５を用いて説明する赤信号処理を行い、続くステップＳ７４０では図１６を用いて説明する青信号処理を行う。
続くステップＳ７６０では、紐付け道路データ３９１を生成装置記憶部３９に保存して図１４のフローチャートを終了する。

（赤信号処理のフローチャート）
図１５は、図１４のステップＳ７２０に示す赤信号処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ７２１では、全ての撮影画像ログ１９３から赤信号、すなわち赤色の灯火が点灯している信号機を検索する。続くステップＳ７２２では、ステップＳ７２１において検索された赤信号が含まれる撮影画像の１つを選択する。以下ではこの選択された撮影画像を処理対象の撮影画像と呼ぶ。

続くステップＳ７２３では、車速情報ログ１９４を参照し処理対象の撮影画像が撮影された際の車速がゼロであったか否かを判断する。車速がゼロであったと判断する場合はステップＳ７２４に進み、車速がゼロではなかったと判断する場合はステップＳ７２８に進む。
ステップＳ７２４では、処理対象の撮影画像に撮影されている赤信号の地物ＩＤを特定する。赤信号の地物ＩＤは、たとえば以下の手順により特定できる。まず、赤信号が撮影されている撮影画像上の位置、カメラ１３のカメラパラメータ、および処理対象の撮影画像が撮影された際の情報収集車１の位置情報を用いてその赤信号の緯度・経度・高度を算出する。そして地物データ２９２を参照して、算出した緯度・経度・高度に最も近く、なおかつ地物属性が信号機である地物ＩＤを特定する。

続くステップＳ７２５では、処理対象の撮影画像が撮影された際に情報収集車１の前方に存在していた停止線の地物ＩＤを特定する。停止線の地物ＩＤは、たとえば以下の手順により特定できる。まず、処理対象の撮影画像から停止線を検出し、検出した停止線の撮影画像上の位置、カメラ１３のカメラパラメータ、および処理対象の撮影画像が撮影された際の情報収集車１の位置情報を用いてその赤信号の緯度・経度を算出する。そして地物データ２９２を参照して、算出した緯度・経度に最も近く、なおかつ地物属性が停止線である地物ＩＤを特定する。ただし、処理対象の撮影画像から複数の停止線が検出された場合は、手前側、すなわち情報収集車１に近い側の停止線を検出された停止線として扱う。

続くステップＳ７２６では、処理対象の撮影画像が撮影された際に情報収集車１が通行していた道路の道路ＩＤ，すなわちリンクの識別子を特定する。道路ＩＤは、たとえば以下の手順により特定できる。まず処理対象の撮影画像が撮影された際の情報収集車１の位置情報を位置情報ログ１９２から取得する。そして地図データ２９１およびノードデータ２９３を参照して、取得した情報収集車１の位置までの距離が最も短いリンクを検索しそのリンクの道路ＩＤを特定することにより目的の識別子を特定することができる。

続くステップＳ７２７では、ステップＳ７２４において特定した信号機の地物ＩＤ、ステップＳ７２５において特定した停止線の地物ＩＤ、およびステップＳ７２６において特定した道路の道路ＩＤを紐付けて紐付け道路データ３９１に記録する。具体的には紐付け道路データ３９１のレコードは以下のように作成される。まず、道路データ２９１からステップＳ７２６において特定された道路ＩＤを有するレコードを抽出し、地物ＩＤを除く情報、すなわち道路ＩＤ，第１道路ノード、第２道路ノード、および形状データを紐付け道路データ３９１の新たなレコードに記録する。そして、ステップＳ７２４およびステップＳ７２５において特定した地物ＩＤを、そのレコードの地物ＩＤとして記録する。

続くステップＳ７２８では、ステップＳ７２１において検索された赤信号が含まれる撮影画像のうち、未処理の撮影画像が存在するか否かを判断する。未処理の撮影画像が存在すると判断する場合はステップＳ７２９に進み、未処理の撮影画像が存在しないと判断する場合は図１５のフローチャートを終了して図１４の次の処理に進む。
ステップＳ７２９では、未処理の撮影画像のいずれかを処理対象に選択してステップＳ７２３に戻る。

（青信号処理のフローチャート）
図１６は、図１４のステップＳ７４０に示す青信号処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ７４１では、全ての撮影画像ログ１９３から青信号、すなわち青色または緑色の灯火が点灯している信号機を検索する。続くステップＳ７４２では、ステップＳ７４１において検索された青信号が含まれる撮影画像の１つを選択する。以下ではこの選択された撮影画像を処理対象の撮影画像と呼ぶ。

続くステップＳ７４３では、車速情報ログ１９４を参照し処理対象の撮影画像が撮影された際の車速が所定の閾値より速いか否かを判断する。車速が所定の閾値より速いと判断する場合はステップＳ７４４に進み、車速が所定の閾値以下であると判断する場合はステップＳ７４７に進む。
ステップＳ７４４では、処理対象の撮影画像に撮影されている青信号の地物ＩＤを特定する。青信号の地物ＩＤの特定方法は、図１５のステップＳ７２４において説明した赤信号の地物ＩＤの特定方法と同様なので説明を省略する。
続くステップＳ７４５では、処理対象の撮影画像が撮影された際に情報収集車１が通行していた道路の道路ＩＤ，すなわちリンクの識別子を特定する。道路ＩＤの特定方法は、図１５のステップＳ７２６において説明したので説明を省略する。

続くステップＳ７４６では、ステップＳ７４４において特定した信号機の地物ＩＤ、およびステップＳ７４５において特定した道路の道路ＩＤを紐付けて紐付け道路データ３９１に記録する。本ステップの処理は図１５のステップＳ７２７と同様なので説明を省略する。
続くステップＳ７４７では、ステップＳ７４１において検索された青信号が含まれる撮影画像のうち、未処理の撮影画像が存在するか否かを判断する。未処理の撮影画像が存在すると判断する場合はステップＳ７４８に進み、未処理の撮影画像が存在しないと判断する場合は図１６のフローチャートを終了して図１４の次の処理に進む。
ステップＳ７４８では、未処理の撮影画像のいずれかを処理対象に選択してステップＳ７４３に戻る。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）道路情報生成装置、すなわち制御地図生成装置３は、車両の前方を撮影して得られた撮影画像、および撮影画像が撮影された際の車両の車速が入力されるマッチング部３２と、リンクを構成する複数の点のそれぞれの位置情報に代えてリンクの長さを出力するリンク情報出力部、すなわち削減部３３と、を備える。マッチング部３２は、撮影画像から信号機を検出し、検出された信号機の表示情報および車速に基づき、撮影画像が撮影された際に車両が通行していたリンクと信号機とを関連付ける。
マッチング部３２は信号機の表示情報と車速に基づいて、車両が通行していたリンクと信号機とを関連付けるので、車両が通行していたリンクと信号機の論理的な関係を示すことができる。さらに、削減部３３はリンクを構成する複数の点のそれぞれの位置情報に代えてリンクの長さを出力するので、地図データのデータ容量を低減することができる。たとえば自動運転車４の撮影画像から複数の信号機が検出された場合に、自動運転車４は制御用道路データ３９３の道路ＩＤと地物ＩＤの関係から、いずれの信号機の表示に従って動作すべきであるかを判断することができる。また制御用道路データ３９３の各レコードにはリンクの形状データが含まれないのでデータ容量が少なく、自動運転車４における扱いが容易である。

（２）マッチング部３２は、信号機の表示情報が停止を示す情報、たとえば赤信号であり、かつ車速がゼロである場合に、車両が通行していたリンクと信号機とを関連付ける。
そのため、人間が赤信号を認識して車両を停車させた場合に、その赤色に点灯している信号機と車両が通行しているリンクとを関連付けることができる。

（３）マッチング部３２は、信号機の表示情報が停止を示す情報、たとえば赤信号であり、かつ車速がゼロである場合に、撮影画像から車両の前方に存在する停止位置を示す道路標示物、たとえば停止線を検出し、車両が通行していたリンクと信号機と検出した道路標示物とを関連付ける。
そのため、人間が赤信号を認識して停止線の手前で車両を停止させた場合に、その赤色に点灯している信号機と、停止線と、車両が通行しているリンクとを関連付けることができる。

（４）マッチング部３２は、信号機の表示情報が走行可能を示す情報、たとえば青信号であり、かつ車速があらかじめ定めた速度以上である場合に、車両が通行していたリンクと信号機とを関連付ける。
そのため、人間が青信号を認識してリンクを走行した場合に、その青色に点灯している信号機と、車両が通行しているリンクとを関連付けることができる。

（５）リンク情報出力部、すなわち削減部３３は、リンクを構成する複数の点の位置情報を読み込み、読み込んだ位置情報に基づきリンクの長さを算出する。そのため削減部３３は、リンクの長さを容易に算出できる。

（変形例）
本発明を以下のように変形してもよい。
（１）情報収集車１は、三次元レーザスキャナ１２を備えず、カメラ１３の撮影画像のみを用いて地物を検出してもよい。
（２）情報収集車１は、車速センサ１４を備えず、ＧＰＳ受信機１１から得られる異なる時刻の位置情報に基づき車速を算出してもよい。
（３）マッチング部３２と削減部３３とが同一の装置に備えられなくてもよい。すなわちマッチング部３２と削減部３３とを異なる装置が備える構成としてもよい。

（４）ノードは交差点に限定されない。車線数の変更、勾配の変化、道路曲率の変化などに基づいてノードを設定してもよい。その場合は、ノードにそれらの情報を付加してもよい。たとえば急カーブが始まる地点をノードとして設定し、自動運転車４の制御に利用できるように急カーブの始点であることを示す情報をそのノードに付加してもよい。
（５）紐付け道路データ３９１に記録する地物ＩＤ，すなわち特に参照すべき地物のＩＤは、信号機や停止線のＩＤに限定されない。通行を制限する遮断機のＩＤを含めてもよい。

（６）制御地図生成装置４３は、マッチング部３２と削減部３３の少なくとも１つを備えればよい。制御地図生成装置４３がマッチング部３２を備えない場合は、道路データ２９１から地物ＩＤが変更されない制御用道路データ３９３が出力される。制御地図生成装置４３が削減部３３を備えない場合は、紐付け道路データ３９１および紐付け地物データ３９２が出力される。

（７）マッチング部３２は赤信号を検出した際に、停止線の検出、および停止線の信号機や道路との紐付けを行わなくてもよい。すなわち、図１５のステップＳ７２５を削除し、ステップＳ７２７において停止線の地物ＩＤを記録しなくてもよい。
またマッチング部３２は、図１５のステップＳ７２５において停止線を検出できない場合に、ステップＳ２７２において停止線の地物ＩＤを記録しない。

（変形例１）
上述した第１の実施の形態では、ノードを道路単位で設定した。しかし、ノードをレーン単位で設定してもよい。レーン単位で設定する場合は、道路認識部２２の動作を以下のように変更し、道路認識部２２以外の動作は第１の実施の形態と同様とする。
図１７は、変形例１における道路認識部２２の動作を表すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体はデータ解析装置２のＣＰＵである。

ステップＳ８０１では、撮影画像ログ１９３を読み込む。続くステップＳ８０２では、画像のノイズや明らかに道路と無関係の内容をフィルターするノイズ除去処理を行う。続くステップＳ８０３では、道路の区画線や分離帯などのペイント情報を分析し、輪郭を抽出する。続くステップＳ８０４では、事前に用意した画像認識のための認識パターン、たとえば点線、実線、太点線、分離帯などと照合する。続くステップＳ８０５では、ステップＳ８０４における照合結果を用いてレーンを認識する。続くステップＳ８０６では、認識の確立やエラーをチェックする。続くステップＳ８０７では、ステップＳ８０６によるチェック結果を判断し、エラーがないと判断する場合はステップＳ８０８に進み、エラーがあると判断する場合はステップＳ８１３に進む。

ステップＳ８０８では情報収集車１の走行軌跡、すなわち位置情報ログ１９１を読み込み、続くステップＳ８０９では位置情報の時系列変化に基づきレーンの進行方向を識別し、ステップＳ８１０に進む。
ステップＳ８１０では、レーンの形状や道路の形状情報、進行方向の情報を関連付けて出力する。続くステップＳ８１１では位置情報ログ１９１を読み込み、ステップＳ８１２ではレーンの形状点に緯度・経度を付与して道路データ２９１を出力する。
ステップＳ８１３では、ステップＳ８０５において照合できなかったパターンを分析し、自動化が可能なパターンを新規なパターンとして登録する。続くステップＳ８１４ではステップＳ８１３において自動化可能と判断されなかったパターンを人間に判断させてステップＳ８１０に進む。
この変形例１によれば、レーンごとに設定されたリンク、およびノードに対して第１の実施の形態において説明した発明を適用することができる。

プログラムは不図示のＲＯＭに格納されるとしたが、プログラムは不揮発性メモリに格納されていてもよい。また、制御地図生成装置４３が不図示の入出力インタフェースを備え、必要なときに入出力インタフェースと制御地図生成装置４３が利用可能な媒体を介して、他の装置からプログラムが読み込まれてもよい。ここで媒体とは、例えば入出力インタフェースに着脱可能な記憶媒体、または通信媒体、すなわち有線、無線、光などのネットワーク、または当該ネットワークを伝搬する搬送波やディジタル信号、を指す。また、プログラムにより実現される機能の一部または全部がハードウエア回路やＦＰＧＡにより実現されてもよい。
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ … 情報収集車
３ … 制御地図生成装置
３２ … マッチング部
３３ … 削減部

Claims (5)

1. 車両の前方を撮影して得られた撮影画像、および前記撮影画像が撮影された際の前記車両の車速が入力されるマッチング部と、
   リンクを構成する複数の点のそれぞれの位置情報に代えて前記リンクの長さを出力するリンク情報出力部と、を備え、
   前記マッチング部は、前記撮影画像から信号機を検出し、検出された前記信号機の表示情報および前記車速に基づき、前記撮影画像が撮影された際に前記車両が通行していたリンクと前記信号機とを関連付け、
   前記リンク情報出力部はさらに、リンクの識別子、前記識別子により識別されるリンクの長さ、前記識別子により識別されるリンクに前記マッチング部により関連付けられた前記信号機の識別子との組合せを含み、前記リンクを構成する複数の点のそれぞれの位置情報を含まない制御用地図データを出力する、道路情報生成装置。
2. 請求項１に記載の道路情報生成装置において、
   前記マッチング部は、前記信号機の表示情報が停止を示す情報であり、かつ前記車速がゼロである場合に、前記車両が通行していたリンクと前記信号機とを関連付ける道路情報生成装置。
3. 請求項１に記載の道路情報生成装置において、
   前記マッチング部は、前記信号機の表示情報が停止を示す情報であり、かつ前記車速がゼロである場合に、前記撮影画像から前記車両の前方に存在する停止位置を示す道路標示物を検出し、前記車両が通行していたリンクと前記信号機と検出した前記道路標示物とを関連付ける道路情報生成装置。
4. 請求項１に記載の道路情報生成装置において、
   前記マッチング部は、前記信号機の表示情報が走行可能を示す情報であり、かつ前記車速があらかじめ定めた速度以上である場合に、前記車両が通行していたリンクと前記信号機とを関連付ける道路情報生成装置。
5. 請求項１に記載の道路情報生成装置において、
   前記リンク情報出力部は、前記リンクを構成する複数の点の位置情報を読み込み、読み込んだ前記位置情報に基づき前記リンクの長さを算出する道路情報生成装置。

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