JP7016128B2 - 評価システムおよび評価方法 - Google Patents

Description

本開示は、レーザー計測で得られた点群に基づいて評価する評価システムおよび評価方法に関する。

従来より、道路に沿って設けられた道路付属施設（樹木、ガードレール等）を管理することが重要であり、例えば、従来においては撮像画像を用いた画像処理により当該道路付属施設を管理する方式等が提案されている。

しかしながら、撮像画像の場合には、オクルージョンや影の影響により当該道路付属施設を正確に把握することが難しいという課題がある。

この点で、オクルージョンや影の影響を排除する点で、近年、レーザー計測により得られた結果から測定対象物を計測する技術が提案されている。例えば、航空機を用いて上空からレーザー計測により測定対象物を計測する技術等が提案されている（特許文献１）。また、道路上を走行しながら道路周辺の測定対象物をレーザー計測するいわゆるモバイルマッピングシステム（Mobile Mapping System:MMS）方式も提案されている。

特開２０１５－２００６１５号公報

しかしながら、測定対象物である道路付属施設をレーザー計測した場合に、その配置に基づく通風性を評価する方式は提案されていない。

本開示は、道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価することが可能な評価システムおよび評価方法を提供することを目的とする。

ある局面に従う道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価する評価システムであって、測定対象物に対して移動しながら点群データを取得する取得部と、取得した点群データをボクセル化するボクセル生成部と、道路に対して垂直な基準面を生成する基準面生成部と、基準面に対して垂直な方向にボクセルを集約する複数の集約ブロックで構成される集約領域を設定する集約領域設定部と、集約領域設定部により設定された各集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出する統合部と、統合部により算出された統計情報に基づいて基準面に対する通風性を評価する評価部とを備える。

好ましくは、基準面生成部は、取得部で取得した点群データに基づいて基準線を生成し、生成された基準線に基づいて基準面を生成する。

好ましくは、集約領域の奥行幅を設定する領域幅設定部をさらに備える。
ある局面に従う道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価する評価方法であって、測定対象物に対して移動しながら点群データを取得するステップと、取得した点群データをボクセル化するステップと、道路に対して垂直な基準面を生成するステップと、基準面に対して垂直な方向にボクセルを集約する複数の集約ブロックで構成される集約領域を設定するステップと、設定された各集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出するステップと、算出された統計情報に基づいて基準面に対する通風性を評価するステップとを備える。

本開示の評価システムおよび評価方法は、道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価することが可能である。

実施形態に従う評価システム１の概要について説明する図である。 実施形態に従う評価システム１の機能ブロック図である。 実施形態に従う点群取得装置１０で取得される３次元点群データを説明する図である。 実施形態に従う基準線の生成および奥行幅の設定について説明する図である。 実施形態に従う集約領域設定部２４に設定される集約領域について説明する図である。 実施形態に従う測定対象物を説明する図である。 実施形態に従う３次元点群データをボクセル化した場合のイメージ図である。 実施形態に従う集約ブロックＳＢＬにボクセルの属性情報を統合する場合のイメージを説明する図である。 実施形態に従う基準面に対する測定対象物の密度情報を説明する図である。 実施形態に従う基準面に対する通風性を評価する場合を説明する図である。

実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、実施形態に従う評価システム１の概要について説明する図である。
図１に示されるように、本例においては、道路を上面視した場合が示されている。道路の側方側に測定対象物である樹木が配置されている。

当該樹木は、道路を走行する車両に対する側方方向からの風を防ぐ防風用として配置される場合がある。あるいは、防風に限られず、防雪用に配置される場合もある。

評価システム１は、例えば、道路上を走行可能な車両１００に設けられる。本例においては、当該車両１００が道路に沿って左側の車線を上方向に走行している場合が示されている。

走行可能な車両１００に搭載された評価システム１は、道路に沿って側方側に配置された測定対象物に対するレーザ計測を実行し、計測結果に基づいて測定対象物の配置に基づく通風性を評価する。本例においては、一例として測定対象物として樹木の配置に基づく通風性を評価する場合について説明する。

評価システム１は、移動しながらＭＭＳを利用して測定対象物である樹木等の点群データを取得する。

図２は、実施形態に従う評価システム１の機能ブロック図である。
図２を参照して、評価システム１は、点群取得装置１０と、解析装置２０とを含む。

点群取得装置１０は、一例としてレーザースキャナを用いることが可能である。
点群取得装置１０は、道路に沿って設けられた測定対象物である樹木等を計測するためのセンサである。

レーザスキャナは、進行方向に直交する面内をスキャンすることができる。レーザスキャナは、車両１００の走行中にレーザ光を照射し、測定対象物である樹木等から反射したレーザ光を受光する。レーザ光の照射から受光までの時間とレーザ光の照射方向とに基づいて、レーザ光が照射された照射点毎にレーザスキャナからの距離および方位を距離方位点として計測する。これにより、道路に沿って配置された測定対象物の樹木等の物体の形状を３次元点群で表す３次元点群データが取得される。

解析装置２０は、点群取得装置１０で取得された３次元点群データを解析する。本例においては、解析装置２０は、道路に沿って配置された測定対象物の樹木等の配置に基づく通風性を解析して、評価する。

解析装置２０は、基準面生成部２２と、集約領域設定部２４と、領域幅設定部２６と、ボクセル生成部２８と、統合部３０と、評価部３２とを含む。

ボクセル生成部２８は、点群データをボクセル化する。ボクセルは、３次元空間での正規格子単位である。本例においては、測定対象物である樹木等から反射したレーザ光の３次元点群データに対してボクセル化する。

基準面生成部２２は、所定の基準面を生成する。基準面生成部２２は、基準線に対して鉛直な面を所定の基準面として生成する。

領域幅設定部２６は、基準面に対して測定対象物が含まれる垂直方向の領域の奥行幅を設定する。

集約領域設定部２４は、基準面と領域幅設定部２６で設定された奥行幅とに基づいて、ボクセル群を集約するための集約領域を設定する。集約領域は、複数の集約ブロックで構成される。

統合部３０は、集約領域設定部２４により設定された集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出する。

評価部３２は、統合部３０により算出された統計情報に基づいて基準面に対する通風性を評価する。

図３は、実施形態に従う点群取得装置１０で取得される３次元点群データを説明する図である。

図３に示されるように、レーザスキャナを走査することにより点群取得装置１０は、評価システム１の周辺領域の３次元点群データを取得することが可能である。一例として、左側には測定対象物の樹木に対応する３次元点群データが示されている。また、右側下には道路に対応する３次元点群データが示されている。

物体から反射されるレーザ光の反射強度に基づいて物体の種別を識別することが可能である。本例においては、３次元点群データの反射強度に従って樹木および道路をそれぞれ識別可能である。

図４は、実施形態に従う基準線の生成および奥行幅の設定について説明する図である。
図４を参照して、本例においては、３次元点群データを用いて基準線を生成する。具体的には、基準面生成部２２は、取得された３次元点群データのうち道路と識別された３次元点群データに基づいて基準線を生成する。例えば３次元点群データを用いて道路を識別し、道路幅の道路中心点を抽出することが可能である。基準面生成部２２は、抽出した道路中心点に基づいて基準線（道路中心線）を生成する。

基準面生成部２２は、生成した基準線を基準に鉛直方向の面を所定の基準面として生成する。

なお、本例においては３次元点群データを用いて基準線を生成する場合について説明したがこれに限られず、例えば車両にＧＰＳが搭載されている場合には車両軌跡を用いて基準線を生成するようにしても良い。当該基準線を基準に鉛直方向の面を所定の基準面として生成しても良い。

領域幅設定部２６は、基準線を基準に一定の奥行幅Ｌ（所定距離Ｌ）を設定する。
領域幅設定部２６は、一例として、基準線と平行な奥行線を設定する。

図５は、実施形態に従う集約領域設定部２４に設定される集約領域について説明する図である。

図５（Ａ）には、道路を上面視した場合における集約領域が示されている。基準線に対して鉛直方向の基準面と奥行線に対して鉛直方向の奥行基準面との間の領域が集約領域となる。

図５（Ｂ）に示されるように、集約領域は、複数の集約ブロックＳＢＬで構成される。
集約ブロックＳＢＬは、集約領域を基準線の方向に沿って間隔Ｐ毎に分割し、基準線の鉛直方向に高さＨ毎に分割したものである。

したがって、集約ブロックＳＢＬは、間隔Ｐ、高さＨ、奥行幅Ｌの直方体となる。
なお、間隔Ｐ、高さＨ、奥行幅Ｌは、測定対象物の測定基準に従って適宜調整することが可能である。

本例においては、集約領域を鉛直方向に高さＨ毎に分割し、７段の集約ブロックＳＢＬが設定されている場合が示されている。

例えば、測定対象物の樹木の高さに合わせて段数を調整するようにしても良い。
また、本例においては、集約ブロックＳＢＬは、一例として直方体の場合について説明したが、特に集約ブロックＳＢＬは直方体に限られない。

図５（Ｃ）に示されるように、基準線がカーブしている場合には集約ブロックＳＢＬの形状も基準線に沿って変化する。

図６は、実施形態に従う測定対象物を説明する図である。
図６（Ａ）は、測定対象物である樹木を説明する図である。

図６（Ｂ）は、樹木の一部に対してレーザスキャナにより取得された点群取得装置１０で取得された点群データが示されている。

本例においては、ボクセル生成部２８により当該点群データを３次元空間での正規格子単位にボクセル化した場合が示されている。本例においては、一例として１つのボクセル内に１５個の３次元点群データが含まれる場合が示されている。

図７は、実施形態に従う３次元点群データをボクセル化した場合のイメージ図である。
図７に示されるように、ボクセル生成部２８は、３次元点群データをボクセル化する。

各ボクセル内には複数の３次元点群データが含まれており、各ボクセルに対応して３次元点群データの個数が関連付けられている。具体的には、ボクセルの重心位置（ボクセルポイント）に対して３次元点群データの個数が属性情報として関連付けられる。

図８は、実施形態に従う集約ブロックＳＢＬにボクセルの属性情報を統合する場合のイメージを説明する図である。

図８には、ボクセル化した各ボクセルの重心位置（ボクセルポイント）ＢＰが示されており、当該ボクセルポイントＢＰに関連付けられた属性情報として３次元点群データの個数が数値で示されている。

統合部３０は、集約ブロックＳＢＬに含まれるボクセルの重心位置に基づいて当該ボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出する。

一例として、本例においては、集約ブロックＳＢＬに、１５個のボクセルのボクセルポイントＢＰが含まれており、当該ボクセルの属性情報を統合する場合が示されている。

図９は、実施形態に従う基準面に対する測定対象物の密度情報を説明する図である。
図９に示されるように、評価部３２は、統計情報を正規化して当該基準面に対する密度情報として基準面に表示する。

具体的には、基準面に対して濃く表示されている部分は、基準面に対して奥行方向の測定対象物（樹木）の密度が高い場合を示している。基準面に対して薄く表示されている部分は、基準面に対して奥行方向の測定対象物（樹木）の密度が低い場合を示している。

図１０は、実施形態に従う基準面に対する通風性を評価する場合を説明する図である。
図１０に示されるように、本例においては、基準面を複数の評価領域に分割して、それぞれの評価領域に対する通風性の程度が示されている。

具体的には、本例においては、評価部３２は、各評価領域に対する密度情報に基づいて通風性の程度を評価する。例えば、評価領域に濃度の濃い網掛けがされている部分は樹木の密度が高く通風性が低い領域であることを示している。評価領域に濃度の薄い網掛けがされている部分は通風性が高い領域であることを示している。

当該方式により、実施形態に従う評価システム１は、測定対象物の配置に基づく通風性を評価することが可能である。

当該評価結果に基づいて例えば、道路の通風性の高い箇所すなわち、道路を走行する車両が横風を受けやすい箇所を特定し、当該箇所に樹木等を配置することが容易になる。防風林の設計やメンテナンス等にも利用することが可能である。また、防風の観点に限られず、防雪の観点からも当該評価システム１を利用するようにしても良い。

なお、本例においては、道路の側方側（左側）の測定対象物である樹木等に基づく通風性を評価する場合について説明したが、道路の側方側（右側）の測定対象物である樹木等に基づく通風性も同時に評価するようにしても良い。また、車両の進行方向が異なる道路間に測定対象物である樹木等が配置される場合もあり当該場合における通風性を評価するようにしても良い。

なお、本例においては、一例として測定対象物として樹木の配置に基づく通風性を評価する場合について説明したが、樹木に限られず、例えばガードレールや他の物体の配置に基づく通風性を評価することも可能である。

なお、本例においては、防風の観点から道路の通風性の高い箇所を特定して、当該箇所に樹木等を配置する場合について説明したが、安全・防犯の観点から道路を走行する車両からの側方視点の見通しの良さを評価する場合も考えられる。当該場合には、道路の通風性の低い箇所を特定して、当該箇所の通風性を高くするような作業を実行するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 評価システム、１０ 点群取得装置、２０ 解析装置、２２ 基準面生成部、２４ 集約領域設定部、２６ 領域幅設定部、２８ ボクセル生成部、３０ 統合部、３２ 評価部。

Claims (4)

1. 道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価する評価システムであって、
   前記測定対象物に対して移動しながら点群データを取得する取得部と、
   取得した点群データをボクセル化するボクセル生成部と、
   前記道路に対して垂直な基準面を生成する基準面生成部と、
   前記基準面に対して垂直な方向にボクセルを集約する複数の集約ブロックで構成される集約領域を設定する集約領域設定部と、
   前記集約領域設定部により設定された各前記集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出する統合部と、
   前記統合部により算出された統計情報に基づいて前記基準面に対する通風性を評価する評価部とを備え、
   前記基準面生成部は、前記取得部で取得した点群データに基づいて基準線を生成し、生成された基準線に基づいて前記基準面を生成する、評価システム。
2. 前記基準面生成部は、前記取得部で取得した点群データに基づいて道路中心点を抽出し、抽出した道路中心点に基づいて前記基準線を生成する、請求項１記載の評価システム。
3. 前記集約領域の奥行幅を設定する領域幅設定部をさらに備える、請求項１または２記載の評価システム。
4. 道路に沿って設けられた測定対象物の配置に基づく通風性を評価する評価方法であって、
   前記測定対象物に対して移動しながら点群データを取得するステップと、
   取得した点群データをボクセル化するステップと、
   前記道路に対して垂直な基準面を生成するステップと、
   前記基準面に対して垂直な方向にボクセルを集約する複数の集約ブロックで構成される集約領域を設定するステップと、
   設定された各前記集約ブロックに含まれるボクセルの属性情報を統合した統計情報を算出するステップと、
   算出された統計情報に基づいて前記基準面に対する通風性を評価するステップとを備え、
   前記基準面を生成するステップは、
   取得した点群データに基づいて基準線を生成するステップと、
   生成された基準線に基づいて前記基準面を生成するステップとを含む、評価方法。

Images