JP6808019B2 - 車載装置、局側装置及びキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

この発明は、モービルマッピングシステム（以下、ＭＭＳと記す）に関する。この発明は、自己位置を推定する装置、カメラ、レーザスキャナを備え、車両に搭載されて、道路及び道路周辺の形状を計測する車載装置に関する。

ＭＭＳのような、自己位置を推定する装置、カメラ、レーザスキャナを計測車両に搭載し、計測車両を走行させて、道路及び道路周辺の形状を計測するシステムは広く使われている。ＭＭＳの計測車両では、経年変化や小さな衝突などにより、カメラ及びレーザスキャナの取り付け位置あるいは取り付け姿勢が変化し、計測の精度劣化が発生する。この精度劣化を防ぐために、ＭＭＳの計測車両では、例えば１年に一度の定期点検を実施し、精度の確保のためのキャリブレーションを実施している（例えば特許文献１、２）。

キャリブレーションとは、カメラ及びレーザスキャナの現在の取り付け位置及び取り付け姿勢を推定する工程である。

ＭＭＳでは、工場内に設けられた、測量点を有する専用フィールドを計測車両が規定の走行を行って計測対象を計測し、その計測データを用いて、キャリブレーションを行っている。以下、カメラ及びレーザスキャナの取り付け位置及び取り付け姿勢の推定のための計測車両の走行をキャリブレーション走行と呼び、カメラ及びレーザスキャナの取り付け位置及び取り付け姿勢の推定作業を較正作業と呼ぶ。また、較正作業で得られたカメラ及びレーザスキャナの取り付け位置及び取り付け姿勢のそれぞれをカメラ較正位置及びカメラ較正角度、レーザスキャナ較正位置及びレーザスキャナ較正角度と呼ぶ。

キャリブレーション走行は計測車両の出荷時だけでなく、精度確保のため、上記のように、一年に一度行う。その場合、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）測位による誤差の吸収のために、専用フィールドの同じコースを３往復、合計６回走行により計測を行い、平均的なカメラ較正角度、レーザスキャナ較正角度を算出している。

キャリブレーション走行を工場内の専用フィールドで行う場合は、計測車両を工場まで持ち込む必要がある。しかし、遠方から工場に持ち込むには手間が必要である。また、海外から計測車両を工場に持ち込むのは、実質不可能である。さらに、自動運転用のＭＭＳが大量に稼働した場合には、より効率的にキャリブレーション走行が実施できることが望まれる。

国際公開第２０１３／１４５０７２号パンフレット 特開２０１０−１７５４２３号公報

この発明は、効率的にキャリブレーション走行が実施できる手段の提供を目的とする。

この発明の車載装置は、
車両に搭載され、測位受信機と、前記車両が通過する領域の三次元点群データの生成の元になる元データを前記車両の移動にともない採取するレーザスキャナと、記憶装置とを備える車載装置である。
前記車載装置は、
前記レーザスキャナに前記元データを採取させると共に、前記三次元点群データの生成に必要な前記レーザスキャナに対する設定値であり較正の対象となる設定値であるレーザ用キャリブレーションパラメータを較正するための区間として公道に設けられ測量された複数の測量点を有するキャリブレーション区間を前記車両が走行するときに、前記レーザスキャナに前記元データである区間元データを採取させる元データ採取部と、
前記測位受信機が測位衛星から受信する測位信号を用いて位置情報を生成する測位部と、
前記区間元データの採取期間の位置情報と、前記区間元データとを対応付けて前記記憶装置に格納する対応付け部と
を備える。

この発明は、計測車両が頻繁に走行する公道をキャリブレーション区間として利用できる。よって、専用フィールドのある工場まで計測車両を移動する手間が省け、効率が上がる。また、工場内で特別な走行をする必要がなく、走行のための人手が削減できる。また、計測車両が頻繁に走行する公道であれば、複数回の走行が自然になされるので、レーザスキャナ等の精度劣化または異常を、より速く検知できる。

実施の形態１の図で、工場内の専用フィールドを模式的に示す図。 実施の形態１の図で、三次元点群データＤ_（ｃ）と、基準三次元点群データＤ_（０）との比較例の画像を示す図。 実施の形態１の図で、計測車両１０を示す外観図。 実施の形態１の図で、車載装置１００の構成図。 実施の形態１の図で、局側装置２００の構成図。 実施の形態１の図で、キャリブレーションセンター２０へのデータの流れを示す図。 実施の形態１の図で、キャリブレーション方法を説明するフローチャート。 実施の形態１の図で、キャリブレーション区間として設定する場所を模式的に示す図。 実施の形態１の図で、キャリブレーション区間として設定するのに好ましい場所を模式的に示す図。 実施の形態１の図で、車載装置１００の動作を示すフローチャート。 実施の形態１の図で、局側装置２００の動作を示すフローチャート。 実施の形態１の図で、局側品質情報を示す図。 実施の形態１の図で、区間元データに局側品質情報を対応付けた状態を示す図。 実施の形態２の車載装置１００の構成図。 実施の形態３の車載装置１００の構成図。 図１を補足する図。 図２を補足する図。

実施の形態１．
以下に実施の形態１を説明する。実施の形態１の一つの特徴は、公道にキャリブレーション走行のためのキャリブレーション区間を設定し、計測車両１０が公道のキャリブレーション区間を走行することで、キャリブレーション走行用の専用フィールドが工場内に設けられた際の課題を解決するものである。キャリブレーション区間とは、レーザ用キャリブレーションパラメータを較正するための区間として公道に設けられた区間であり、かつ、カメラ用キャリブレーションパラメータを較正するための区間として公道に設けられた区間でもある。

実施の形態１のもとになる、工場内でのキャリブレーション走行を簡単に説明する。後述する図３の計測車両１０が工場内の専用フィールドを走行するものとする。キャリブレーション走行によって、計測車両１０に取り付けられている各レーザスキャナについてのレーザ用キャリブレーションパラメータと、計測車両１０に取り付けられている各カメラについてのカメラ用キャリブレーションパラメータとが較正される。

＜キャリブレーションパラメータの較正方法＞
レーザ用キャリブレーションパラメータ及びカメラ用キャリブレーションパラメータの構成方法は、特開２０１０−１７５４２３号公報に記載の方法に準拠する。レーザ用キャリブレーションパラメータとは、レーザスキャナの取り付け位置（Ｘ_Ｌ，Ｙ_Ｌ，Ｚ_Ｌ）及びレーザスキャナの取り付け姿勢（φ_Ｌ，θ_Ｌ，ψ_Ｌ）である。φはロール角、θはピッチ角、ψはヨー角である。カメラ用キャリブレーションパラメータとは、カメラの取り付け位置（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ，Ｚ_Ｃ）及びカメラの取り付け姿勢（φ_Ｃ，θ_Ｃ，ψ_Ｃ）である。

図１は、工場内の専用フィールドを模式的に示す図である。なお、図１は画像を使用しているが、図１６は図１に相当する図を示している。図１６は図１をもとに描いた、図１に相当する図である。
工場内の専用フィールドには、黒丸で示す測量点１１が１７か所示されている。ＭＭＳの計測車両１０に搭載される計測機器は、使用するレーザスキャナまたはカメラなどのセンサによって取得するデータに計測精度に差が生じるが、これを補正するために専用フィールドを用いている。
専用フィールドは測量点１１を持っているが、この測量点１１によって正しく調整された、基準三次元点群データがわかっている。

以下では、レーザスキャナの計測結果から得られる三次元位置情報を有する複数の点の集まりを三次元点群データＤと呼び、基準となる三次元点群データＤを基準三次元点群データデータＤ_（０）と呼ぶ。

計測車両１０を専用フィールドでキャリブレーション走行させて計測した計測データから得られる三次元点群データＤ_（ｉ）が、基準三次元点群データＤ_（０）に一致するようにキャリブレーションが実施される。

以下では、レーザスキャナのレーザ用キャリブレーションパラメータの較正を説明する。
基準三次元点群データＤ_（０）は、元データｄ１_（０），位置情報ｄ２_（０），レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（０）から生成される。この関係を示すものが以下の式１である。
Ｆ（ｄ１_（０），ｄ２_（０），ｄ３_（０））＝Ｄ_（０） （式１）
ｄ１_（０）：元データ
ｄ２_（０）：位置情報
ｄ３_（０）：レーザ用キャリブレーションパラメータ
Ｆ：三次元点群データＤを生成する処理
元データｄ１_（０）は、計測車両１０に搭載されたレーザスキャナによる計測データであり、基準三次元点群データＤ_（０）の生成の元となるデータである。
位置情報ｄ２_（０）は、元データに対応付けられており、元データが計測された位置を示す情報である。レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（０）は、レーザスキャナに対して設定された設定値である。基準三次元点群データＤ_（０）を生成する元データ及び位置情報には「（０）」の添え字を付した。

計測車両１０のキャリブレーション走行によって、元データｄ１_（ｃ）と、位置情報ｄ２_（ｃ）とが取得される。
なおレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３は設定値であり計測値ではないので、この例では、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）と表記する。元データｄ１_（ｃ）、位置情報ｄ２_（ｃ）及びレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）とから、以下の式２により、キャリブレーション走行時に計測した元データｄ１_（ｃ）から、後処理において三次元点群データＤ_（ｃ）が生成される。
Ｆ（ｄ１_（ｃ），ｄ２_（ｃ），ｄ３_（ｉ））＝Ｄ_（ｃ） （式２）
後処理において、基準三次元点群データＤ_（０）と三次元点群データＤ_（ｃ）との比較から、三次元点群データＤ_（ｃ）を基準三次元点群データＤ_（０）にするレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}が決定される。

＜カメラ用キャリブレーションパラメータの較正の動作＞
カメラ用キャリブレーションパラメータの較正の場合、レーザスキャナが計測した点群である元データと、キャリブレーション用画像とを重畳して重なるように、カメラ用キャリブレーションパラメータの較正が行われる。

図２は、三次元点群データＤ_（ｃ）と、基準三次元点群データＤ_（０）との比較例の画像を示す図である。なお、図２は画像を使用しているが、図１７は図２に相当する図を示している。図１７は図２をもとに描いた、図２に相当する図である。

＜＊＊＊動作の説明＊＊＊＞
図３は、計測車両１０を示す外観図である。計測車両１０は、計測ユニット１１０及びオドメータ１２０を装備した車両である。計測ユニット１１０は計測車両１０の天板の上に設置され、オドメータ１２０は計測車両１０の車軸に設置されている。

計測ユニット１１０は、６台のカメラ１１１Ａ−Ｆと、４台のレーザスキャナ１１２Ａ−Ｄと、３台のＧＰＳ受信機１１３Ａ−Ｃ（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と、１台のＩＭＵ１１４（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）とを備える。

カメラ１１１Ａ−Ｆは、計測車両１０の周囲を撮像する装置である。カメラ１１１Ａは計測車両１０の右前方を撮像し、カメラ１１１Ｂは計測車両１０の左前方を撮像する。カメラ１１１Ｃは計測車両１０の右側方を撮像し、カメラ１１１Ｄは計測車両１０の左側方を撮像する。カメラ１１１Ｅは計測車両１０の右後方を撮像し、カメラ１１１Ｆは計測車両１０の左後方を撮像する。

レーザスキャナ１１２Ａ−Ｄはレーザ光を照射し、レーザ光を照射した計測地点までの距離および方位を計測する装置である。レーザスキャナ１１２Ａは計測車両１０の前側下方を計測し、レーザスキャナ１１２Ｂは計測車両１０の後ろ側上方を計測する。レーザスキャナ１１２Ｃは計測車両１０の前側上方を計測し、レーザスキャナ１１２Ｄは計測車両１０の後ろ側下方を計測する。

ＧＰＳ受信機１１３Ａ−Ｃは、測位衛星から測位信号を受信するアンテナおよび受信結果に基づいて測位する装置である。

ＩＭＵ１１４は、３軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の角速度を計測する装置（ジャイロセンサおよび加速度センサ）である。

オドメータ１２０は、計測車両１０の走行速度を計測する装置である。

図４は、車載装置１００の構成図である。車載装置１００は、計測車両１０に搭載される。車載装置１００は、測位受信機９１１３であるＧＰＳ受信機１１３Ａ−Ｃと、計測車両１０が通過する領域（計測車両１０が走行する道路及び道路の周辺）の三次元点群データＤの生成の元になる元データｄ１を計測車両１０の移動にともない採取するレーザスキャナを含む採取装置９１１１と、記憶装置９１４０を備える。採取装置９１１１は、６台のカメラ１１１Ａ−Ｆ、４台のレーザスキャナ１１２Ａ−Ｄ、ＩＭＵ１１３及びオドメータ１２０から構成される。記憶装置９１４０は主記憶装置１４１及び補助記憶装置１４２から構成される。図４を詳しく説明する。

車載装置１００は、コンピュータである。車載装置１００は、ハードウェアとして、プロセッサ１３０、主記憶装置１４１、補助記憶装置１４２、入力装置１５０及び入出力インタフェース装置１６０を備える。プロセッサ１３０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。

また、車載装置１００は、６台のカメラ１１１Ａ−Ｆ、４台数のレーザスキャナＡ−Ｄ、オドメータ１２０、ＩＭＵ１１４及び３台のＧＰＳ受信機１１３Ａ−Ｃを備える。

プロセッサ１３０は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１３０は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

主記憶装置１４１は、読み書きが可能な揮発性の記憶装置である。主記憶装置１４１の具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。

補助記憶装置１４２は、読み書きが可能な不揮発性の記憶装置である。補助記憶装置１４２には、車載装置１００の機能を実現するためのプログラムや他のデータが記憶される。補助記憶装置１４２は、具体例としては、磁気ディスク装置（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。また、補助記憶装置１４２は、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を使用する記憶装置であってもよい。

入力装置１５０は、車載装置１００にデータを入力する装置である。入力装置１５０は、例えばタッチパネルである。入力装置１５０から、設定値である、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３及びカメラキャリブレーションパラメータが、入力可能である。入力装置１５０から入力されたデータは、補助記憶装置１４２に格納される。

入出力インタフェース装置１６０は、プロセッサ１３０が、採取装置９１１１、ＧＰＳ受信機１１３Ａ−Ｃ及び入力装置１５０と通信するためのインタフェース装置である。

車載装置１００は、機能要素として、格納制御部１３１、元データ採取部１３２、測位部１３３及び対応付け部１３４を備える。格納制御部１３１、元データ採取部１３２、測位部１３３及び対応付け部１３４の機能は、ソフトウェアにより実現される。補助記憶装置１４２には、格納制御部１３１、元データ採取部１３２、測位部１３３及び対応付け部１３４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１３０により読み込まれ実行される。これにより、格納制御部１３１、元データ採取部１３２、測位部１３３及び対応付け部１３４の機能が実現される。なお、格納制御部１３１は、主記憶装置１４１、補助記憶装置１４２へのデータの格納あるいはデータの読み出しを制御する。
格納制御部１３１、元データ採取部１３２、測位部１３３及び対応付け部１３４の機能は、ソフトウェアであるプログラムにより実現される。
格納制御部１３１、元データ採取部１３２、測位部１３３及び対応付け部１３４の機能を実現するプログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

図１では、プロセッサ１３０は、１つだけ示されている。しかし、車載装置１００は、プロセッサ１３０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、格納制御部１３１、元データ採取部１３２，測位部１３３及び対応付け部１３４の機能を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ１３０と同じように、演算処理を行うＩＣである。

図５は、キャリブレーションセンター２０に配置される局側装置２００の構成図である。
図６は、キャリブレーションセンター２０へのデータの流れを示す図である。
車載装置１００では、レーザスキャナがキャリブレーション区間で区間元データｄ１_（ｋ）を計測し、ＧＰＳ受信機が、区間元データｄ１_（ｋ）に対応する位置情報ｄ２_（ｋ）を計測する。また車載装置１００では、カメラがキャリブレーション区間で、キャリブレーション用画像を撮影する。キャリブレーション用画像は位置情報ｄ２_（ｋ）に対応付けられる。車載装置１００はレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）と、カメラ用キャリブレーションパラメータを保有しているとする。
（１）区間元データｄ１_（ｋ）、
（２）位置情報ｄ２_（ｋ）、
（３）レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）、
（４）カメラ用キャリブレーションパラメータ及び、
（５）キャリブレーション用画像は、
キャリブレーションセンター２０に送られる。キャリブレーションセンター２０は、レーザスキャナについては上記の式２に基づき較正処理を実施する。基準三次元点群データＤ_（０）は、局側装置２００が保有している。
なお、カメラについては、工場内の専用フィールの較正で述べた方法で較正処理を実施する。

局側装置２００も車載装置１００と同様にコンピュータである。局側装置２００はハードウェアとして、プロセッサ２１０、局側主記憶装置２２０、局側補助記憶装置２３０、局側入出力インタフェース装置２４０及び局側入力装置２５０を備える。局側装置２００は機能要素として局側点群データ生成部２１１及び局側較正部２１２を備える。局側点群データ生成部２１１及び局側較正部２１２の機能はプログラムで実現される。局側点群データ生成部２１１及び局側較正部２１２の機能を実現するプログラムは、局側補助記憶装置２３０に格納されている。
局側点群データ生成部２１１及び局側較正部２１２の機能を実現するプログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
なお、図４に示すプロセッサ１３０及び図５に示すプロセッサ２１０は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。

＊＊＊キャリブレーション方法の説明＊＊＊
図７は、実施の形態１のレーザ用キャリブレーションパラメータの較正方法を説明するフローチャートである。図７を参照してレーザ用キャリブレーションパラメータの較正方法を説明する。局側装置２００は現在のレーザ用キャリブレーションパラメータとしてレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を保有しているとする。
なお、カメラ用キャリブレーションパラメータについては、工場内の専用フィールの較正で述べた方法で較正処理を実施する。

（１）ステップＳ１１において、測量された複数の測量点を含む区間であるキャリブレーション区間を、一人または複数の作業者が公道に設定する。
ステップ１１では、計測車両１０が公道を走行する頻度を示す走行頻度に基づいて、キャリブレーション区間が設定される。例えば、走行履歴からみて走行頻度の高い主幹道路において、条件が整った場所を「キャリブレーション区間」に指定し、測量を行って真値を得ておき、真値から基準三次元点群データＤ_（０）を求めておく。ここで真値とは、地球上の絶対位置が判明している値を意味する。また「条件が整った場所」は後述する。
（２）ステップＳ１２において、キャリブレーション区間における計測車両１０の走行によって、レーザスキャナが、元データｄ１である区間元データｄ１_（ｋ）を採取する。
（３）ステップＳ１３において、車載装置１００は、測位受信機９１１３が測位衛星から受信する測位信号を用いて位置情報を生成する。なお、ステップＳ１２の区間元データｄ１_（ｋ）の採取とステップＳ１３の位置情報の生成とは並列して実施する。
計測車両１０がキャリブレーション区間を走行して計測した計測データをキャリブレーションセンター２０に送付し、レーザ用キャリブレーションパラメータの較正を局側装置２００が実施する。キャリブレーションセンター２０に送付する計測データとは、少なくとも、区間元データｄ１_（ｋ）、位置情報ｄ２_（ｋ）である。局側装置２００がレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を保有する仕組みの場合はレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）は送らなくてもよい。以下では特に説明のない場合は、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）もキャリブレーションセンター２０に送るとする。
一度の走行データのみから較正処理を実施すると、ＧＰＳの誤差が発生するので、複数回走行して得た計測データを元にして局側装置２００は較正を実施する。なお、計測データをキャリブレーションセンター２０に送る仕組みがある場合、「キャリブレーション区間」を走行したかどうかを走行径路から判別すればよいので、明示的にキャリブレーション区間のデータを送らなくても良い。計測データをキャリブレーションセンター２０に送る仕組の場合、最後にレーザ用キャリブレーションパラメータの較正を行った日付を局側装置２００側で持っていれば、一定期間経過した後に、蓄積されているデータをもとに、レーザ用キャリブレーションパラメータを較正することが可能である。
キャリブレーション走行の計測結果から得られる三次元点群データＤ_（ｃ）が基準三次元点群データＤ_（０）と著しく異なる場合、例えばＧＰＳ誤差の範囲外まで異なる場合、計測車両１０が異常データを取得している事が判別する。さらに、レーザ用キャリブレーションパラメータの較正を行って精度復帰が可能かどうか判定できる。
（４）ステップＳ１４において、車載装置１００は、区間元データｄ１_（ｋ）の採取期間の位置情報ｄ２_（ｋ）と、区間元データｄ１_（ｋ）とを対応付ける。
（５）ステップＳ１５において車載装置１００あるいは局側装置２００は、区間元データｄ１_（ｋ）と、区間元データｄ１_（ｋ）に対応付けられた位置情報ｄ２_（ｋ）と、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）とに基づいて、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を較正する。

図８は、キャリブレーション区間として設定する場所を模式的に示す図である。主要国道または主要高速道路など、車両が多く通行する公道を「キャリブレーション区間」に指定する。指定の条件として、次の（ａ）〜（ｃ）の３点があげられる。
（ａ）見開けていて、測位衛星３００が捉えやすいこと。
（ｂ）道路標識５１、電柱、白線５２、橋脚など、動かないターゲットが複数存在すること。
（ｃ）一方方向だけでなく、道路標識５１等のターゲットを挟んで反対方向からも走行できること。

「キャリブレーション区間」において、計測車両１０がターゲットとなる地物や白線５２を測量点として事前に測量しておき、測量点の真値を得て、真値から点群が作成され、この点群から基準三次元点群データＤ_（０）が事前に作成される。

（１）キャリブレーション区間は、計測車両１０が公道を走行する頻度を示す走行頻度に基づいて、公道に設けられる。つまり、キャリブレーション区間は、特定の公道において、計測車両１０が走行する頻度の高い区間が、キャリブレーション区間として設定される。走行頻度は、計測車両１０の走行履歴から判断される。
（２）キャリブレーション区間は予め登録されている。つまり、どのような公道のどのような区間がキャリブレーション区間かは、予め登録されている。キャリブレーション区間は、例えば、車載装置１００を管理する管理装置に登録されている。局側装置２００は管理装置の例である。
（３）またキャリブレーション区間のもつ複数の測量点も、キャリブレーション区間に対応付けられて、キャリブレーション区間とともに登録されている。

＜計測の契機＞
計測車両１０は、何らかの契機に基づきキャリブレーション区間で計測を開始し、レーザスキャナ及びカメラによる計測データを保持しておく。
計測開始の契機は、以下のようである。
記憶装置９１４０が、キャリブレーション区間の位置を格納している。元データ採取部１３２は、キャリブレーション区間の位置と、測位部１３３の生成した位置情報との比較に基づいて、測位部１３３の生成した現在の位置情報がキャリブレーション区間の直前位置かどうかを判定する。元データ採取部１３２が、測位部１３３の生成した現在の位置情報がキャリブレーション区間の直前位置と判定した場合、その判定結果が計測開始の契機である。測位部１３３の生成した現在の位置情報がキャリブレーション区間の直前位置と判定した場合、元データ採取部１３２は、レーザスキャナに区間元データｄ１_（ｋ）の採取を開始させ、及び、キャリブレーション用画像の撮影をカメラに開始させる。
これによりキャリブレーション区間では必ず計測を行うことができる。あるいは図８に示すように、キャリブレーション区間の開始する箇所に、キャリブレーション区間の開始を通知する信号を放送する路側装置４００を設置する。あるいは計測車両１０の搭乗者が、計測開始のためのスイッチを操作してもよい。

＜キャリブレーションパラメータの更新＞
一度の計測では誤差が大きいので、複数回の計測で得られた計測データを用いて、レーザ用キャリブレーションパラメータ及びカメラ用キャリブレーションパラメータが較正される。基本的には定期点検期間に貯められた計測データを用いて、レーザ用キャリブレーションパラメータ及びカメラ用キャリブレーションパラメータが較正される。レーザ用キャリブレーションパラメータあるいはカメラ用キャリブレーションパラメータを変更しなければならない場合は、キャリブレーションセンター２０は、計測車両１０のユーザに電子メールで変更依頼を通知し、ユーザに車両データを更新してもらう。なおレーザ用キャリブレーションパラメータ及びカメラ用キャリブレーションパラメータは、後処理の時に必要なデータなので、必ずしも車両側での更新が必要なわけではない。

図９は、キャリブレーション区間として設定するのに好ましい場所を模式的に示す図である。図９の方が図８よりも、キャリブレーション区間として好ましい。理由は、上記で述べた（ａ）〜（ｃ）に加え、白線５２の形状が複雑で評価しやすいためである。道の両側に、ターゲットが複数存在することが望ましい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１０は、車載装置１００の動作を示すフローチャートである。図１０を参照して車載装置１００の動作を説明する。
ステップＳ２１において、元データ採取部１３２は、キャリブレーション区間を計測車両１０が走行するときに、レーザスキャナに元データｄ１である区間元データｄ１_（ｋ）を採取させる。
キャリブレーション区間とは、複数の測量点を有する区間である。「複数の測量点」は、三次元点群データＤの生成に必要なレーザスキャナに対する設定値であり較正の対象となる設定値であるレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を較正するための区間として公道に設けられ測量された複数の測量点である。
キャリブレーション区間は、カメラ用キャリブレーションパラメータを較正するための区間でもある。
ステップＳ２１では、元データ採取部１３２は、レーザスキャナに区間元データを採取させるときに、キャリブレーション用画像をカメラに撮影させる。「キャリブレーション用画像」は、カメラに対する設定値であり較正の対象となる設定値であるカメラ用キャリブレーションパラメータの較正に使用する画像である。

ステップＳ２２において、測位部１３３は、測位受信機９１１３が測位衛星３００から受信する測位信号を用いて位置情報を生成する。

ステップＳ２３において、対応付け部１３４は、区間元データｄ１_（ｋ）の採取期間の位置情報ｄ２_（ｋ）と、区間元データｄ１_（ｋ）とを対応付けて記憶装置１４０に格納する。
また、対応付け部１３４は、区間元データｄ１_（ｋ）の採取期間の位置情報ｄ２_（ｋ）と、キャリブレーション用画像とを対応付けて記憶装置１４０に格納する。

ステップＳ２３において格納された後は、実施の形態１では、
（ａ）車載装置１００が予め保有するレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）、
（ｂ）ステップＳ２３で格納された位置情報ｄ２_（ｋ）、
（ｃ）区間元データｄ１_（ｋ）、
（ｄ）車載装置１００が予め保有するカメラ用キャリブレーションパラメータ、
（ｅ）及びキャリブレーション用画像、
が、キャリブレーションセンター２０に送付される。送付方法はどのような態様でもよい。郵送でもよいし車載装置１００からキャリブレーションセンター２０の局側装置へネットワーク経由で送信してもよい。

＜局側装置２００の較正の動作＞
次に、キャリブレーションセンター２０が、上記の（ａ）〜（ｅ）を取得した場合の、較正の動作を説明する。まず、キャリブレーションセンター２０がレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を較正する動作を説明し、そのあとにカメラ用キャリブレーションパラメータを較正する場合を説明する。

＜レーザ用キャリブレーションパラメータの較正の動作＞
図１１は、局側装置２００の動作を示すフローチャートである。図１１を参照して、局側装置２００がレーザ用キャリブレーションパラメータを較正する動作を説明する。

ステップＳ３１において、局側点群データ生成部２１１は、車載装置１００から取得した、区間元データｄ１_（ｋ）と、区間元データｄ１_（ｋ）に対応付け部１３４によって対応付けられた位置情報ｄ２_（ｋ）と、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）とを用いて、三次元点群データＤ_（ｉ）を生成する。
つまり、局側点群データ生成部２１１は、Ｆ（ｄ１_（ｋ），ｄ２_（ｋ），ｄ３_（ｉ））＝Ｄ_（ｉ）を生成する。

ステップＳ３２において、局側較正部２１２は、生成された三次元点群データＤ_（ｉ）と、予め保有するキャリブレーション区間の基準三次元点群データＤ_（０）とを比較する。そして、局側較正部２１２は、比較結果に基づいて、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を較正する。つまり、局側較正部２１２は、Ｆ（ｄ１_（ｋ），ｄ２_（ｋ），ｄ３_（ｉ））＝Ｄ_（ｉ）から生成された三次元点群データＤ_（ｉ）と、基準三次元点群データＤ_（０）との比較により、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を較正する。較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータをレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}と表記する。

ステップＳ３３において、局側較正部２１２は、較正結果に基づいて、較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}に、較正の確度を対応付けることにより局側品質情報を生成する。
図１２は、局側品質情報を示す図である。番号１＝１の行に較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータが記載されている。番号１＝１の行では省略しているが、後述する、較正後のカメラ用キャリブレーションパラメータも、実際には番号１＝１の行に記載される。
番号１＝２のキャリブレーション確度は、例えば真値の三次元座標値と、較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}を用いて得られた、真値に対応すべき三次元点群データＤ_（ｉ）との誤差から決まる。誤差の小さいほど高い品位である。図１２にはその他、番号１＝３から番号１＝１４も含め、１４の項目が記載される。
また、局側較正部２１２は、区間元データに、局側品質情報を対応付ける。
図１３は、区間元データに、局側品質情報が対応付けられた状態を示す。
図１３では、較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータと、レーザスキャナキャリブレーション確度とが局側品質情報を構成する。またレーザスキャナデータ１のＤａｔａ１．１，Ｄａｔａ１．２等が区間元データである。

＜カメラ用キャリブレーションパラメータの較正の動作＞
局側較正部２１２は、カメラ用キャリブレーションパラメータの較正の場合、レーザスキャナが計測した点群である元データと、キャリブレーション用画像とを重畳し、重なるように、カメラ用キャリブレーションパラメータの較正が行われる。

＜較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータの保有＞
車載装置１００は、局側装置２００で較正されたレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}を局側装置２００から取得し格納している。対応付け部１３４は、レーザスキャナが採取した元データｄ１を、較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}と対応付ける。
次回のキャリブレーション走行の際に、レーザスキャナに関しては、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}と、位置情報ｄ２_{（ｋ＋１）}及び区間元データｄ１_{（ｋ＋１）}とが、キャリブレーションセンター２０に送付される。なお、車載装置１００がレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}を保有することは必須ではない。このため、局側装置２００が、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}と、位置情報ｄ２_{（ｋ＋１）}及び区間元データｄ１_{（ｋ＋１）}との対応がわかる構成であれば、局側装置２００のみがレーザ用キャリブレーションパラメータを保有する構成でもよい。または、後処理装置が、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}と、位置情報ｄ２_{（ｋ＋１）}及び区間元データｄ１_{（ｋ＋１）}との対応がわかる構成であれば、後処理装置のみがレーザ用キャリブレーションパラメータを保有する構成でもよい。

＜較正後のカメラ用キャリブレーションパラメータの保有＞
同様に、車載装置１００は、局側装置２００で較正されたカメラ用キャリブレーションパラメータを局側装置２００から取得し格納している。対応付け部１３４は、カメラが採取した画像を、較正後のカメラ用キャリブレーションパラメータと対応付ける。次回のキャリブレーション走行の際に、カメラに関しては、現在車載装置１００で保有している較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータと、キャリブレーション用画像とが、キャリブレーションセンター２０に送付される。なお、レーザ用キャリブレーションパラメータと同様に、車載装置１００がカメラ用キャリブレーションパラメータを保有することは必須ではない。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
実施の形態１のキャリブレーション方法あるいは車載装置１００によれば、主として以下の（１），（２），（３）の効果がある。
（１）実施の形態１によれば、計測車両が良く走行する公道をキャリブレーション区間として利用するため、専用フィールドのある工場まで計測車両を移動する手間が省けるので効率が上がる。
なお、計測車両は計測専用の車両に限らず、貨物車両、宅配便の車両、バス等に、車載装置１００を搭載した車両でもよい。
（２）工場内で特別な走行をする必要がなく、走行のための人手が削減できる。
（３）計測車両が良く走行する公道であれば、複数回の走行が自然になされるので、レーザスキャナ及びカメラの精度劣化または異常を、より速く検知できる。

実施の形態１のキャリブレーション方法あるいは車載装置１００によれば、さらに、以下の効果がある。複数の計測車両が「キャリブレーション区間」を走行することにより、計測車両間の比較が可能となり、データの異なりから、採取装置の不良または不良の初期症状を予見する事も可能となる。これは車両取得データの健全性の確認にも利用可能ということである。例えば、他の車や標準データと比較して、
・受信感度が低くなっている、
・Ｆｉｘ率が低下している、
・レーザの反射輝度が異なっている、
・カメラの色合いが異なっている、
など、キャリブレーションだけではなく、不良または不良の初期症状を他の車の取得データと比較する事から予見できる。

実施の形態２．
図１４を参照して実施の形態２を説明する。
実施の形態１では、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）と、位置情報ｄ２_（ｋ）及び区間元データｄ１_（ｋ）が、キャリブレーションセンター２０に送付され、キャリブレーションセンター２０でレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）が較正された。
カメラ用キャリブレーションパラメータについては、カメラ用キャリブレーションパラメータとキャリブレーション用画像とがキャリブレーションセンター２０に送付され，キャリブレーションセンター２０でカメラ用キャリブレーションパラメータが較正された。

実施の形態２は、車載装置１００自身が、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を及び
カメラ用キャリブレーションパラメータを較正する。

図１４は、実施の形態２の車載装置１００の構成図である。図１４は図４に対して車載装置１００が点群データ生成部１３５及び較正部１３６を備える。点群データ生成部１３５及び較正部１３６の機能は実施の形態１で述べた格納制御部１３１から対応付け部１３４と同様にプログラムで実現される。

まず、レーザ用キャリブレーションパラメータの較正について説明する。

補助記憶装置１４２は、キャリブレーション区間の基準三次元点群データＤ_（０）を格納している。
点群データ生成部１３５は、ステップＳ２３で格納された区間元データｄ１_（ｋ）と、区間元データｄ１_（ｋ）に対応付け部１３４によって対応付けられた位置情報ｄ２_（ｋ）と、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）とを用いて三次元点群データＤ_（ｉ）を生成する。
実施の形態２では図１４とステップＳ２１からＳ２３まで同じである。

較正部１３６は、生成された三次元点群データＤ_（ｉ）と、基準三次元点群データＤ_（０）とを比較し、比較結果に基づいて、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を較正する。較正部１３６は、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）を較正することで、較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}を生成する。
較正部１３６は、較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}に、較正の確度を対応付けることにより品質情報を生成する。これは図１２及び図１３と同様である

実施の形態２によれば、車載装置１００がレーザ用キャリブレーションパラメータ及びカメラ用キャリブレーションパラメータを較正するので、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３（ｉ）、位置情報ｄ２（ｋ）、区間元データｄ１（ｋ）、及びキャリブレーションパラメータ、キャリブレーション用画像を、キャリブレーションセンター２０に送付する必要がなくなる効果がある。

実施の形態３．
図１５を参照して実施の形態３を説明する。実施の形態２では、車載装置１００自身が、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_（ｉ）及びカメラ用キャリブレーションパラメータを較正した。
実施の形態３では、車載装置１００が、較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}を用いて、三次元地図を生成する。

図１５は、実施の形態３の車載装置１００の構成図である。図１５は図１４に対して車載装置１００が地図生成部１３７を備える。地図生成部１３７の機能は実施の形態１で述べた格納制御部１３１から対応付け部１３４と同様にプログラムで実現される。

図１５の車載装置１００では、点群データ生成部１３５が、較正後のレーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}と、測位部１３３によって生成された位置情報ｄ２と、元データ採取部１３２によって採取された元データｄ１とに基づいて、三次元点群データＤ_{（ｉ＋１）}を生成する。
生成される三次元点群データＤ_{（ｉ＋１）}は、キャリブレーションのためのものではなく、通常に生成される三次元点群データである。地図生成部１３７は、レーザ用キャリブレーションパラメータｄ３_{（ｉ＋１）}を用いて生成された三次元点群データＤ_{（ｉ＋１）}を用いて、三次元地図を生成する。

実施の形態３の効果として、複数の計測車両１０を異なる地域を走行させることで、地域ごとの三次元地図が計測車両１０内で生成できることになる。さらに、それぞれの計測車両１０からセンター局に三次元地図を送信し、センター局でそれぞれの三次元地図を統合することで広範囲の三次元地図を生成することができる。

ｄ１ 元データ、ｄ２ 位置情報、ｄ３ レーザ用キャリブレーションパラメータ、Ｄ 三次元点群データ、１０ 計測車両、１１ 測量点、２０ キャリブレーションセンター、５１ 道路標識、５２ 白線、１００ 車載装置、１１０ 計測ユニット、１１１ カメラ、１１２ レーザスキャナ、１１３ ＧＰＳ受信機、１１４ ＩＭＵ、１２０ オドメータ、１３０ プロセッサ、１３１ 格納制御部、１３２ 元データ採取部、１３３ 測位部、１３４ 対応付け部、１３５ 点群データ生成部、１３６ 較正部、１３７ 地図生成部、１４１ 主記憶装置、１４２ 補助記憶装置、１５０ 入力装置、１６０ 入出力インタフェース装置、２００ 局側装置、２１０ プロセッサ、２１１ 局側点群データ生成部、２１２ 局側較正部、２２０ 局側主記憶装置、２３０ 局側補助記憶装置、２４０ 局側入出力インタフェース装置、２５０ 局側入力装置、３００ 測位衛星、４００ 路側装置、９１１１ 採取装置、９１１３ 測位受信機、９１４０ 記憶装置。

Claims (13)

1. 車両に搭載され、測位受信機と、前記車両が通過する領域の三次元点群データの生成の元になる元データを前記車両の移動にともない採取するレーザスキャナと、記憶装置とを備える車載装置において、
   前記記憶装置は、
   前記三次元点群データの生成に必要な前記レーザスキャナに対する設定値であり較正の対象となる設定値であるレーザ用キャリブレーションパラメータを較正するための区間として公道に設けられ測量された複数の測量点を有するキャリブレーション区間の位置を格納しており、
   前記車載装置は、
   前記記憶装置に格納された前記キャリブレーション区間の位置を前記車両が走行するときに、前記レーザスキャナに前記元データである区間元データを採取させる元データ採取部と、
   前記測位受信機が測位衛星から受信する測位信号を用いて位置情報を生成する測位部と、
   前記区間元データの採取期間の位置情報と、前記区間元データとを対応付けて前記記憶装置に格納する対応付け部と
   を備え、
   前記キャリブレーション区間は、
   前記車両が前記公道を走行する頻度を示す走行頻度に基づいて、前記公道に設けられる車載装置。
2. 前記元データ採取部は、
   前記キャリブレーション区間の位置と、前記測位部の生成した前記位置情報との比較に基づいて、前記レーザスキャナに前記区間元データの採取を開始させる請求項１に記載の車載装置。
3. 前記車載装置は、さらに、カメラを備え、
   前記元データ採取部は、
   前記レーザスキャナに前記区間元データを採取させるときに、前記カメラに対する設定値であり較正の対象となる設定値であるカメラ用キャリブレーションパラメータの較正に使用するキャリブレーション用画像を前記カメラに撮影させ、
   前記対応付け部は、
   前記区間元データの採取期間の位置情報と、前記キャリブレーション用画像とを対応付けて前記記憶装置に格納する請求項１または請求項２に記載の車載装置。
4. 前記キャリブレーション区間は、
   前記車載装置を管理する管理装置に登録されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載装置。
5. 前記複数の測量点は、
   前記キャリブレーション区間に対応付けられて前記管理装置に登録されている請求項４に記載の車載装置。
6. 前記記憶装置は、
   前記キャリブレーション区間の基準三次元点群データを格納しており、
   前記車載装置は、さらに、
   前記区間元データと、前記区間元データに前記対応付け部によって対応付けられた前記位置情報と、前記レーザ用キャリブレーションパラメータとを用いて前記三次元点群データを生成する点群データ生成部と、
   生成された前記三次元点群データと、前記基準三次元点群データとを比較し、比較結果に基づいて、前記レーザ用キャリブレーションパラメータを較正する較正部と
   を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載装置。
7. 前記較正部は、
   較正後の前記レーザ用キャリブレーションパラメータに、較正の確度を対応付けることにより品質情報を生成する請求項６に記載の車載装置。
8. 前記点群データ生成部は、
   較正後の前記レーザ用キャリブレーションパラメータと、前記測位部によって生成された位置情報と、前記元データ採取部によって採取された元データとに基づいて、前記三次元点群データを生成し、
   前記車載装置は、さらに、
   較正後の前記レーザ用キャリブレーションパラメータを用いて生成された前記三次元点群データを用いて、三次元地図を生成する地図生成部を備える請求項６に記載の車載装置。
9. 前記記憶装置は、
   前記区間元データと、前記区間元データに前記対応付け部によって対応付けられた前記位置情報と、前記レーザ用キャリブレーションパラメータとを用いて前記三次元点群データを生成する装置であって、生成した前記三次元点群データと、前記キャリブレーション区間の基準三次元点群データとを比較し、比較結果に基づいて、前記レーザ用キャリブレーションパラメータを較正する装置である局側装置によって較正された、較正後の前記レーザ用キャリブレーションパラメータを格納しており、
   前記対応付け部は、
   前記レーザスキャナが採取した前記元データを前記較正後の前記レーザ用キャリブレーションパラメータと対応付ける請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載装置。
10. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載装置から取得した、前記区間元データと、前記区間元データに前記対応付け部によって対応付けられた前記位置情報と、前記レーザ用キャリブレーションパラメータとを用いて前記三次元点群データを生成する局側点群データ生成部と、
    生成された前記三次元点群データと、前記キャリブレーション区間の基準三次元点群データとを比較し、比較結果に基づいて、前記レーザ用キャリブレーションパラメータを較正する局側較正部と
    を備える局側装置。
11. 前記局側較正部は、
    較正後の前記レーザ用キャリブレーションパラメータに、較正の確度を対応付けることにより局側品質情報を生成する請求項１０に記載の局側装置。
12. 前記局側較正部は、
    前記区間元データに、前記局側品質情報を対応付ける請求項１１に記載の局側装置。
13. 車両に搭載され、測位受信機と、前記車両が通過する領域の三次元点群データの生成の元になる元データを前記車両の移動にともない採取するレーザスキャナとを備える車載装置の前記レーザスキャナが採取した前記元データから前記三次元点群データを生成するときに必要な前記レーザスキャナに対する設定値であり、較正の対象となる設定値であるレーザ用キャリブレーションパラメータを較正するキャリブレーション方法において、
    測量された複数の測量点を含む区間であるキャリブレーション区間を公道に設定する設定ステップと、
    前記キャリブレーション区間の位置を記憶装置に格納する格納ステップと、
    前記格納ステップで前記記憶装置に格納された前記キャリブレーション区間の位置を前記車両が走行するときに、前記レーザスキャナに前記元データである区間元データを採取させる元データ採取ステップと、
    前記測位受信機が測位衛星から受信する測位信号を用いて位置情報を生成する測位ステップと、
    前記区間元データの採取期間の位置情報と、前記区間元データとを対応付ける対応付けステップと、
    前記区間元データと、前記区間元データに対応付けられた前記位置情報と、前記レーザ用キャリブレーションパラメータとに基づいて、前記レーザ用キャリブレーションパラメータを較正する較正ステップと
    を備え、
    前記設定ステップは、
    前記車両が前記公道を走行する頻度を示す走行頻度に基づいて、前記公道に前記キャリブレーション区間を設定するキャリブレーション方法。

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