JP7046218B2 - 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、地図情報として用いられる区画線や路肩縁といった道路の境界の位置を示す境界位置情報を生成する情報処理装置に関する。

自動車等の車両が自動制御で走行する自動走行には、自動走行車に取り付けられ、車両の内外の状況を検知するカメラやレーザレーダなどのさまざまなセンサに加え、車両が走行する道路を高精度に示すダイナミックマップと呼ばれる地図情報が必要とされる。この高精度な地図情報は、現実の道路周辺を実測した情報をもとに作成することが望ましい。例えば、地図情報を生成する対象とする道路の路面や道路脇の設備といった地物の表面上の点の座標や輝度を示す三次元点群情報、あるいは道路の画像情報等を収集し、これら収集した情報を分析することでダイナミックマップを作成することができる。
道路の周辺を実測した情報を収集する方法として、モービルマッピングシステムを搭載した車両である測量車を実際に走行させ、道路面や道路脇の設備などの三次元点群情報などを収集する方法がある。このモービルマッピングシステムとは、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機、慣性航法装置（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）、オドメータ等の測位装置と、レーザ光を走査してレーザ光があたった対象物の位置や反射輝度を計測するレーザスキャナ、カメラ等の計測機器とを備えた車両搭載型の計測装置であり、これら測位装置、計測装置が測量を行うことで、走行している車両の位置情報、走行している道路周辺の地物の表面上の点の座標や輝度を示す三次元点群情報、道路の画像情報等を収集する。

ここで、モービルマッピングシステムによって取得される情報は点群情報や画像情報であり、それら自体は地図情報ではないため、点群情報から地図情報を生成する図化処理が必要である。この図化処理は、例えば、三次元点群情報から、道路上の区画線や道路の路肩縁を表す線といった、地図情報として必要な境界の位置を示す線を生成する処理である。このとき、人手作業で図化処理を行い、広範囲の地図情報を整備する場合、処理すべき点群の情報量が膨大となるため、作業コストが膨大となる。特に、道路に沿って常に存在する地物であり、自動走行の実現に必要とされる地図情報である区画線や路肩縁を図化する作業コストは大きい。そのため、ソフトウェアにより図化処理を行う技術が開発されている。

この図化処理を行う技術としては、例えば特許文献１に示されたものがある。特許文献１には、道路の三次元計測データにおいて、車両の走行方向に垂直な横断面を所定間隔で設定し、設定された横断面毎に区画線や路肩縁の候補点をそれぞれ抽出し、各横断面で抽出された候補点を接続することにより、区画線や路肩縁を図化する装置が開示されている。ここで、区画線の候補点はレーザスキャナで得られた三次元点群情報が含む反射輝度情報を用いて抽出を行い、路肩縁の候補点は三次元点群情報の位置情報を用いて抽出を行っている。

特開２０１７－７８９０４号公報

特許文献１に開示された図化処理では、各横断面で抽出された候補点を単に線で接続するため、現実の道路に引かれた区画線と同様の区画線を地図情報として生成したいのに、道路の汚れなどの外乱要因によって反射輝度の高い点が横断面の中に複数存在する場合、現実の区画線の形状を逸脱した区画線を生成してしまうという問題がある。また区画線の隣に減速線が存在する場合も、区画線の候補点と減速線の候補点を繋いでしまい、現実の区画線と異なる形状の区画線を生成してしまう。さらに、境界として路肩縁を図化する場合でも、雑草や並走車等の外乱要因により点群情報が道路面の位置情報を正確に取得出来ていない場合、雑草の根本の位置や並走車のタイヤの位置を路肩縁の候補点として抽出し、それらを接続してしまうことにより、現実の路肩縁とは異なる形状の路肩縁を生成してしまうという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、外乱要因による乱れが抑えられた道路の境界位置情報を生成する情報処理装置を得ることを目的とする。

本発明に係る情報処理装置においては、境界を有する道路を含む地物の位置を示す地物計測情報と、道路に沿った軌跡を示す軌跡情報を取得する情報取得部と、情報取得部が取得した地物計測情報から境界の候補要素の位置を示す候補位置情報を生成する候補位置情報生成部と、候補位置情報生成部が生成した候補位置情報が示す候補要素の中から、情報取得部が取得した軌跡情報に基づいて候補要素を選定する選定部と、選定部で選定された候補要素を用いて境界の確定位置を示す境界位置情報を生成する境界位置情報生成部とを備えたものである。

本発明に係る情報処理装置によれば、境界を有する道路を含む地物の位置を示す地物計測情報から境界の候補要素の位置を示す候補位置情報を生成する候補位置情報生成部と、候補位置情報生成部が生成した候補位置情報が示す候補要素の中から、道路に沿った軌跡に基づいて候補要素を選定する選定部と、選定部で選定された候補要素を用いて境界の確定位置を示す境界位置情報を生成する境界位置情報生成部とを設けたので、道路に沿った軌跡に対応せず外乱と考えられる候補要素を排除した候補要素が選定部で選定されることになり、この選定された候補要素に基づき境界位置情報生成部が境界位置情報を生成するので、外乱要因による乱れが抑えられた道路の境界位置情報を生成することができる。

実施の形態１における情報処理装置の構成を示す構成図。 実施の形態１において分割領域内候補位置情報生成部が区画線の候補位置情報を生成する方法を表す概念図。 実施の形態１において分割領域内候補位置情報生成部が区画線の候補位置情報を生成する方法を表す概念図。 実施の形態１において分割領域内候補位置情報生成部が路肩縁の候補位置情報を生成する方法を表す概念図。 実施の形態１において分割領域内候補位置情報生成部が路肩縁の候補位置情報を生成する方法を表す概念図。 実施の形態１において選定部が区画線の候補点のグループ化を行う方法を表す概念図。 実施の形態１において選定部が複数のグループから区画線以外のグループを除外する方法を表す概念図。 実施の形態１において選定部が路肩縁の候補点を選定する方法を表す概念図。 実施の形態１において境界位置情報生成部が二つの区画線のグループを接続する方法を表す概念図。 実施の形態１において境界位置情報生成部が路肩縁の位置情報を生成する方法を表す概念図。 実施の形態１において境界位置情報生成部が路肩縁の位置情報を生成する方法を表す概念図。 実施の形態１における情報処理装置のハードウェア構成を示す構成図。 実施の形態１における情報処理装置の区画線の位置情報の生成に関する動作を示すフローチャート。 実施の形態１における情報処理装置の路肩縁の位置情報の生成に関する動作を示すフローチャート。

実施の形態１．
本発明に係る情報処理装置は、境界を有する道路を含む地物の位置を示す地物計測情報から境界の候補要素の位置を示す候補位置情報を生成し、生成した候補位置情報が示す候補要素の中から、道路に沿った軌跡に対応する候補要素を選定することで、道路に沿った軌跡に対応せず外乱と考えられる候補要素を排除し、この選定された候補要素に基づき道路の境界の位置情報を生成することで、道路の境界位置を外乱要因による乱れを抑えて確定するものである。
図１は、本発明を実施するための実施の形態１における情報処理装置１の構成を示す構成図である。

図１に示した情報処理装置１において、情報取得部２は境界を有する道路を含む地物の位置を示す地物計測情報と、前記道路に沿った軌跡を示す軌跡情報を取得するものである。ここで、地物とは、道路上に描かれた区画線、道路標示などの要素、あるいは道路周辺に設けられたガードレールや道路標識などの設置物、及び路肩の縁である路肩縁であり、地図情報として用いる可能性がある要素を指すものである。以下、本実施の形態においては、地物として区画線と路肩縁を例に説明する。
候補位置情報生成部３は、情報取得部２が取得した地物計測情報と軌跡情報に基づいて、境界の候補要素の位置を示す候補位置情報を生成するものであり、選定部４は、候補位置情報生成部３で生成された候補位置情報が示す複数の候補要素から、軌跡情報に基づいて候補要素を選定するものであり、境界位置情報生成部５は、選定部４で選定された候補要素を用いて境界の確定位置を示す境界位置情報を生成するものである。

情報処理装置１はこのように構成されており、以下で各部を詳細に説明する。

情報取得部２は、境界を有する道路を含む地物の位置を示す地物計測情報と、その道路に沿った軌跡を示す軌跡情報を取得するものである。地物計測情報と軌跡情報はモービルマッピングシステムを用いた計測により得られる。モービルマッピングシステムは例えば車両、航空機、ドローン等の移動体に搭載される。モービルマッピングシステムを搭載した車両を測量車と呼ぶ。モービルマッピングシステムは例えばＧＮＳＳ受信機、慣性航法装置、オドメトタ等の測位装置と、レーザスキャナ、カメラ等の計測装置等の計測機器を備える。
本実施の形態において、地物計測情報は、モービルマッピングシステムに備えられたレーザスキャナにより計測される。レーザスキャナはレーザ光を走査し、照射したレーザ光の反射光を受信する。レーザスキャナは測量車の屋根に設置され、道路の路面および道路周辺の地物に向けて道路を横断するようにレーザ光を走査する。レーザスキャナから照射されたレーザ光が地物の表面上で反射した反射光を受信した点の位置と、当該位置の点における地物にレーザ光を当てた時の反射光の強度を示す反射輝度、及び位置と反射輝度を計測したときの時刻とを含む情報であり、モービルマッピングシステムに備えられたレーザスキャナにより計測されるものである。この地物計測情報は地物の表面上の異なる点毎に計測され、複数の点における地物計測情報の集まりを点群情報という。

また、本実施の形態において、軌跡情報は、点群情報を計測したときのモービルマッピングシステムを搭載した測量車の走行軌跡を示す走行軌跡情報である。本実施の形態においては、この測量車の走行軌跡は、モービルマッピングシステムに備えられたＧＮＳＳ受信機により計測された各時刻における車両の位置の情報を集めた点列で示されるものであり、例えば、ＧＮＳＳ受信機の更新レートを１００Ｈｚとして計測、すなわち０．０１秒ごとに測量車の位置情報を計測した点列で示される。なお、このＧＮＳＳ受信機の更新レートは１００Ｈｚに限られず、設定したい軌跡の粒度に応じて変えてよい。

なお、本実施の形態においては、地物計測情報としてモービルマッピングシステムで取得された点群情報を用いたが、地物の位置を示していれば、これに限らず、例えばモービルマッピングシステムに搭載されたカメラで撮影した画像データから画像処理によって生成する地物の位置の情報を用いても良い。また、これら地物計測情報を取得する方法は、モービルマッピングシステムによる計測に限らず、例えば、航空機やドローンに計測機器を搭載して計測して取得するものであってもよい。

同様に、軌跡情報も地物計測情報に対応する道路に沿った軌跡を示していれば、上記したものに限らない。例えば、測量車の走行軌跡ではなく、航空機やドローンの飛行軌跡を示す飛行軌跡情報を用いても良い。また、本実施の形態では、軌跡情報は各時刻におけるＧＮＳＳ受信機の測位結果からなる点列としたが、点列ではなく、この点列に基づいて生成された曲線であってもよい。また、軌跡は走行軌跡や飛行軌跡といった道路に沿って移動する移動体の移動軌跡に限らず、例えば、点群情報を視覚化しペイントツール等を用いて人の手で作成したものであってもよい。
さらに、同じ道路についての情報であれば、地物計測情報と軌跡情報は同時に取得したものに限らず、例えば、地物計測情報は航空機で取得し、軌跡情報は車両で取得したものであっても良い。

候補位置情報生成部３は、情報取得部２が取得した地物計測情報から道路の境界の候補要素の位置を示す候補位置情報を生成するものである。本実施の形態において、候補位置情報生成部３は、複数の領域を設定し、地物計測情報を設定した複数の領域に属する集合に分割する分割部６と、分割部６で分割された各領域内の地物計測情報から、候補位置情報を生成する分割領域内候補位置情報生成部７を備える。

分割部６は、複数の領域を設定し、情報取得部２が取得した地物計測情報を設定した複数の領域に属する集合に分割するものである。すなわち、分割部６は、情報取得部２が取得した地物計測情報を、設定されたある領域に属する集合に分割するものである。本実施の形態において、複数の領域は、走行軌跡情報が示すモービルマッピングシステムを搭載した測量車の走行軌跡に垂直な複数の平面である。
本実施の形態においては、複数の領域を走行軌跡に垂直な平面としたが、これに限らず、例えば、平面でなく曲面や直方体であってもよいし、垂直でなく斜めに交差していても良い。すなわち、複数の領域は、垂直な平面に限らず、軌跡情報が示す軌跡と交差する複数の空間であっても良い。
また、空間位置に基づいて分割するのではなく、点群情報が有する計測時刻情報が示す計測時刻に基づいて、地物計測情報を所定の時間間隔ごとに分割するようにしてもよい。例えば、モービルマッピングシステムで地物を計測する際、レーザスキャナが車両の進行方向に垂直な方向に回転しながら計測を行った場合には、レーザスキャナの１回転分のデータごとに地物計測情報が分割したいときがある。このような場合には、１回転にかかる時間に対応する空間を領域として設定しても良い。
また、点群情報を複数の領域に属する集合に分割する際、各領域内の点の全てでなく、一部の点を選んで集合を形成してもよい。これにより、点群情報の情報量が必要以上に多い場合にはデータ処理する情報量を削減し、データ処理の遅延を抑制できる。

分割領域内候補位置情報生成部７は、分割部６で分割された各領域内の地物計測情報から地物の境界の候補要素の位置を示す候補位置情報を生成するものである。ここで候補要素とは、地物の境界を構成する可能性がある要素のことであり、点、線分、面などである。以下、この実施の形態では候補要素として点を扱う場合を説明する。
本実施の形態において、境界とは区画線と路肩縁のことである。区画線の候補位置情報を生成する際には、地物計測情報に含まれる地物の位置と輝度の情報を用いるが、路肩縁の候補位置情報を生成する際には、地物の位置の情報のみを用いる。そのため、本実施の形態では、点群情報は位置と輝度と時刻に関する情報を有するものとしたが、路肩縁の図化のみ行いたい場合には、地物計測情報は、地物の位置の情報のみを有していればよい。

ここで、分割領域内候補位置情報生成部７における境界としての区画線の候補位置情報の生成方法について説明する。
図２は、分割部６で領域として設定されたある平面において点群情報から区画線の候補位置情報を生成する方法を表す概念図である。ここでは、道路面の輝度と区画線の輝度とに大きな差があることを利用して区画線の範囲を認識し、その範囲から区画線の候補位置を生成する。
図２に示すグラフは縦軸が地物の輝度を示し、横軸が分割部６で設定されたある平面における道路の右方向を示す。ここで、道路の右方向とは、車両の進行方向と鉛直上方向の両方に垂直でかつ、車両の進行方向に向かって右側を正とする方向である。
座標原点はどこに取っても良いが、本実施の形態では、縦軸は０［Ｗ／ｓｒ／ｍ^２］を原点位置とし、横軸は平面内の点群に含まれる点で道路の右方向の座標値が最も小さい点の位置を原点位置とする。

分割領域内候補位置情報生成部７は、点群情報に含まれる点のうち道路の右方向の座標値が小さい点から順に輝度を調べていき、輝度が急激に大きくなる点、すなわち直前の点との輝度の差が所定値（例えばレーザ光の反射光の反射強度変位の設定値）より大きくなっている点８と、輝度が急激に小さくなる点、すなわち次の点との輝度の差が所定値より大きくなっている点９とを検知する。そして、点８と点９の点間幅が指定した上下限幅以内である場合、輝度が大きい複数の点、すなわち点８から点９までの複数の点の重心位置を区画線の候補要素として候補点１０を生成し、候補点１０の位置を示す候補位置情報を生成する。もしくは、点８と点９の点間幅が指定した上下限幅以内である場合、点８と点９の中心位置を区画線の候補要素として候補点１０を生成し、候補点１０の位置を示す候補位置情報を生成しても良い。
これによって区画線上に車両の進行方向に並ぶ区画線の候補点１０の点列が生成される。

なお、区画線の候補要素の位置を示す候補位置情報を生成する方法は、上記の方法に限らず、上記のように隣の点との輝度の差を用いるのではなく、例えば、図３のように輝度に対して閾値１１を予め設定し、点群情報に含まれるその閾値以上の点１２、点１３、点１４、点１５を抽出し、抽出された複数の点を区画線の範囲とし、区画線の範囲の幅が指定した上下限幅以内である場合、これらの重心位置を区画線の候補点１６とし、候補点の位置を示す候補位置情報を生成してもよい。

次に、路肩縁の候補位置情報の生成方法について説明する。
図４は、分割部６で設定されたある平面において点群情報から路肩縁の候補位置情報を生成する方法を表す概念図である。ここでは、道路面の高さと路肩の高さとに差があることを利用して路肩の位置を認識し、路肩の位置から路肩縁の候補位置を生成する。
図４に示すグラフは縦軸が分割部６で設定されたある平面における高さ方向、つまり鉛直上方向を示し、横軸が当該平面における道路の右方向を示す。座標原点は、どこに取っても良いが、本実施の形態では、縦軸は平面内の点群に含まれる点でもっとも低い位置にある点の位置を原点位置とし、横軸は平面内の点群に含まれる点で道路の右方向の座標値が最も小さい点の位置を原点位置とする。

分割領域内候補位置情報生成部７は、まず、点群情報を道路上の点と縁石や設置物等、道路以外の地物の点とに分類する。この分類は、予め高さ方向に対して閾値１７を設定しておき、閾値１７未満の点を道路、閾値１７以上の点を道路以外の点とすることで行われる。そして、道路以外の点に分類された点のうち、情報取得部２から得た軌跡情報で示される走行軌跡に最も近い点を抽出する。図４の例では、走行軌跡は図示していないが、原点より左に位置しているので、走行軌跡に最も近い点として、点１８が抽出される。さらに、この抽出された点１８の位置から道路面１９に下した垂線の足の位置を路肩縁の候補点２０とし、候補点２０の位置を示す候補位置情報を生成する。ここで、道路面１９は閾値１７と同じように予め設定してもよいし、あるいは、閾値１７未満で道路上の点として判定された複数の点から近似平面を生成し、生成された平面を道路面としてもよい。

路肩縁は道路の端を示す境界であり、地図情報として用いられる路肩縁は車両の進行方向に対して左右に１本ずつしか設定しないので、一つの平面における路肩縁の候補点は車両の走行軌跡に対して左右１点ずつしか生成しないようにする。
これによって車両の進行方向に並ぶ路肩縁の候補点２０の点列が生成される。

路肩縁の候補点の求め方は、上記の方法に限らず、例えば、点群情報に含まれる点のうち道路の右方向の座標値が小さい点から順に点の高さ方向の座標値を調べていき、座標値が急激に低くなる点と、急激に高くなる点を抽出し、これらを路肩縁の候補点としても良い。また、図５のように、道路の路肩より外側が土手等の傾斜になっており、さらに点群が荒い場合には、高さが急激に変化する複数の点に基づき近似直線２１を生成し、この直線と道路面の交点を路肩縁の候補点２２としてもよい。
分割領域内候補位置情報生成部７は以上のようにして、分割部６で設定された領域ごとに、地物の境界、すなわち区画線あるいは路肩縁の候補点を求め、各候補点の位置を示す候補位置情報を生成するものである。

選定部４は、候補位置情報生成部３が生成した候補位置情報が示す候補要素の中から、情報取得部２が取得した軌跡情報に基づいて境界の候補要素を選定するものである。具体的には、本実施の形態の選定部４は、候補位置情報生成部３の動作で求められた各領域の候補点（区画線の候補点１０，候補点１６，路肩縁の候補点２０，候補点２２）と走行軌跡との距離に基づき、走行軌跡に対応する路肩縁あるいは区画線の候補点を選定する。さらに、本実施の形態において、選定部４は複数の候補要素同士の距離、すなわち候補点同士の距離に基づき、走行軌跡に対応する路肩縁あるいは区画線の候補点を選定する。

まず、選定部４が区画線の候補点を選定する方法を説明する。
区画線の候補点の選定を行う際、まず、候補点のグループ化を行う。図６は、区画線の候補点のグループ化の方法を表す概念図であり、道路に引かれた区画線４８と減速線４９、および道路面上に投影した走行軌跡２６を示している。また、図６には、分割領域内候補位置情報生成部７において求められた候補点の一部である候補点２３、２４、２５を示している。
選定部４は、分割領域内候補位置情報生成部７により各平面で生成された区画線の候補点と走行軌跡との距離、及び各候補点同士の距離を算出する。
そして、ある二つの候補点において、二つの候補点の距離が所定の範囲内でかつ、それぞれの候補点と走行軌跡との距離の差が所定の範囲内であった場合、これら二つの候補点を同じグループとする。図６では、候補点２３と走行軌跡２６との距離と、候補点２４と走行軌跡２６との距離の差は小さいので、候補点２３と候補点２４を同じグループとする。一方、候補点２３と候補点２５とは、走行軌跡２６との距離の差が大きいので、同じグループとしない。

選定部４はこの処理を全ての候補点の組み合わせについて行い、全ての候補点に対してグループ分けを行う。なお、本実施の形態では、全ての候補点の組み合わせについて上記の処理を行ったが、点群情報に含まれる計測時刻情報に基づいて、計測時刻の近い点同士の組み合わせについてのみ、上記の処理を行っても良い。

区画線は、走行軌跡に対して概ね平行であることを想定しているため、分割領域内候補位置情報生成部７で生成された各候補点が区画線上に存在すれば、上記のグループ分けによりこれらの候補点は同じグループとされる。しかし、例えば図６に示した減速線４９のような区画線とは別の線や汚れ等の影響で輝度が高くなり、候補点として抽出された区画線以外の道路面上の点は、区画線上の点とは走行軌跡との距離が区画線上の点と比べて異なるため、区画線上の候補点と同じグループにはならない。したがって、区画線上の点同士であり、道路面上の汚れ等、あるいは区画線とは異なる線等の外乱要因を含まないグループを形成することができる。

さらに、選定部４では、グループの統合も行われる。すなわち、あるグループに含まれる候補点が異なる別のグループに含まれる場合、それら二つのグループに含まれる全ての候補点を一つのグループにまとめる。以上により、走行軌跡２６に対応した多数の候補点を含むグループが形成される。

このようにして、境界の生成に用いる候補点のグループと、道路面上の汚れ等の外乱要因に基づくグループとを分けて形成することができる。

図６においては、走行軌跡を矢印として描いたが、本実施の形態では、走行軌跡はＧＮＳＳ受信機で計測された各時刻における車両の位置を示す点列である。そのため、実際には、本実施の形態では、区画線の各候補点と走行軌跡の点列に含まれる各点との距離を算出し、各候補点において最も近くにある走行軌跡の点との距離を区画線の候補点と走行軌跡との距離とする。走行軌跡を点列ではなく、曲線として扱う場合には、各候補点から曲線に垂線を下し、その垂線の長さを算出すればよい。

上記した候補点をグループ化する方法では、各候補点と走行軌跡との距離の差が所定の範囲内であった場合にグループ化を行うため、区画線上以外の点であっても、例えば、減速線や道路標示上の複数の点と走行軌跡との距離の差が所定の範囲内である場合、グループ化されてしまうことがある。しかし、このようなグループは区画線上の点ではないため、境界の候補からは除外したい。これを行うために、グループに含まれる候補点の数が所定の数以下であるグループを抽出し、そのグループが当該グループより含まれる候補点の数が多いグループに挟まれ、かつその大きなグループとの距離があらかじめ設定した道路の幅の大きさよりも小さい場合、当該グループを削除する。これにより、道路標示上の点等を区画線の位置情報を生成するのに用いることを防ぐことができる。
上記の処理について図７を用いて説明する。図７は複数のグループから区画線以外のグループを除外する方法を表す概念図である。図７においては、区画線上の候補点から生成されたグループ２９とグループ３０が大きなグループであり、それらに挟まれた減速線上のグループ２７や道路標示上のグループ２８は削除される。

区画線の候補点の選定方法は上記に限らず、二つの候補点に対して、それぞれの候補点と走行軌跡との距離の差を取らず、走行軌跡との距離の絶対値について所定の範囲内の候補点をグループ化するようにしてもよい。

次に、選定部４が路肩縁の候補要素を選定する方法について説明する。
分割領域内候補位置情報生成部７が生成した路肩縁の候補点は、各平面において車両の走行軌跡を挟んで左右に１点ずつしか存在しない。そのため、選定部４は、各平面において走行軌跡より左側にある路肩縁の候補点を一つのグループとするとともに、走行軌跡より右側にある路肩縁の候補点を左側の路肩縁とは別の一つのグループとする。

モービルマッピングシステムに搭載されたレーザスキャナによる計測では、草木や並走車の影響で、点群情報の計測が正確に行えない場合がある。このように正確に計測できなかった点群情報から得られた候補点を用いて、上記の方法によりグループ化を行うと、走行軌跡に対する左右いずれかに位置するかで区別して全ての候補点を二つのグループのいずれかに振り分けるだけであるため、左右方向に凹凸が激しく、滑らかでない路肩縁、すなわち現実の路肩縁の形状から逸脱した路肩縁が生成される可能性がある。そのため、候補点の配置が左右方向に大きい凹凸がある区間を誤検出と判断し、誤検出と判断された区間に含まれる候補点を境界位置情報生成部５で路肩縁の位置情報を生成するのに用いる候補点から除外する。

適切な候補点を選定するために、選定部４は候補点のグループと走行軌跡の形状の比較を行う。具体的には、グループ内の各候補点と走行軌跡の距離を算出し、この距離が隣接する候補点に対して所定の閾値以上変化する点を抽出する。これにより、草木や並走車の影響によりレーザで点群が正確に取得出来ておらず、現実の路肩縁の形状から逸脱した路肩縁を生成しそうな候補点が存在する箇所を検知し、検知された候補点を除外することで、走行軌跡に対応した候補点を選定することができる。
このようにして、道路面上の汚れ等の外乱要因を排除して、境界の生成に用いる候補点を選定することができる。

上記の方法について図８を用いて具体的に説明する。図８は路肩縁の候補点を選定する方法を表す概念図である。
点群情報に含まれる点は計測時刻の情報を持つため、計測時刻が早い点から遅い点へと順に、各候補点と走行軌跡との距離を調べていく。そして、走行軌跡との距離が急激に変化する点、すなわち、次の候補点３４と走行軌跡との距離が急激に小さくなる候補点３２と、前の点３５と走行軌跡との距離が急激に大きくなる候補点３３を検知する。候補点３２と候補点３３が正確に検出された候補点の端であり、候補点３４、候補点３５及び候補点３４と候補点３５の間にある複数の候補点３６は誤検出であるため、これらの候補点を路肩縁の位置情報を生成するのに用いる候補点から除外する。

また、候補点のグループと走行軌跡の形状の比較は上記の方法に限らない。例えば、複数の候補点を含む一定距離区間ごとに、複数の候補点から三次関数で表される近似曲線を生成し、その近似曲線と候補点の距離を基に路肩縁の位置情報の生成に用いるべき候補点かを判断するようにしてもよい。通常のなめらかな路肩縁であれば、三次関数によって表現可能であるため、近似曲線と候補点の距離は小さくなるが、草木などによって左右の凹凸が生じている場合は、近似曲線と候補点の距離が大きくなるため、誤検出であると判断できる。

境界位置情報生成部５は、選定部４で選定された候補要素を用いて境界の確定位置を示す境界位置情報を生成するものである。本実施の形態において、境界位置情報生成部５は、走行軌跡情報が示す走行軌跡に基づき、選定部４で選定された候補点を用いて区画線の位置情報、あるいは路肩縁の位置情報を生成する。

まず、区画線の位置情報の生成方法について説明する。
境界位置情報生成部５は、選定部４で区画線の候補としてグループ化されたグループ同士の接続を行う。
レーザスキャナによる地物の反射輝度の計測の際、区画線が掠れている区間があると、その区間の区画線は反射輝度があまり高く計測されない場合がある。そのような状況では、候補位置情報生成部３はその区間内でうまく候補要素が生成できず、選定部４で生成された区画線のグループは、グループ同士が離れた位置に点在してしまう場合がある。そのため、境界位置情報生成部５は、離れた位置に存在する区画線のグループ同士を測量車の走行軌跡に基づいて接続する。

ここでグループ同士の接続とは、二つのグループの間に所定の距離ごとに区画線の候補点を生成することを意味する。そして、このグループの接続の際に、測量車の走行軌跡を利用する。具体的には、二つのグループとその間に生成される候補点がなす近似曲線が近くの走行軌跡と相似形になるように候補点を生成する。

グループ同士の接続は、まず、グループに含まれる候補点の重心位置を算出し、次に、片方のグループの重心と別のグループに含まれる候補点との距離を算出する。この距離が小さいものから順に候補点を数点抽出する。グループの役割を逆にして、逆のグループからの候補点を数点抽出する。そして、各グループにおいて、抽出された複数の候補点の重心位置を算出し、この重心間の距離を算出する。この重心間の距離が所定の範囲内であれば、二つのグループを接続する。

上記の方法について、図９を用いて具体的に説明する。図９は、二つの区画線のグループを接続する方法を表す概念図である。
測量車の走行軌跡３７を用いて、区画線のグループ３８とグループ３９を接続する。グループ３８とグループ３９が所定の距離の範囲内にあれば、この二つのグループを繋ぐように複数の候補点４０を生成する。これら複数の候補点４０は、グループ３８とグループ３９及び複数の候補点４０がなす近似曲線が走行軌跡３７と相似形になるように生成される。

図９においては、走行軌跡を矢印として描いたが、本実施の形態では、走行軌跡はＧＮＳＳ受信機で計測された各時刻における車両の位置を示す点列である。そのため、本実施の形態では、まずＧＮＳＳ受信機で計測された点列から近似曲線を生成し、この近似曲線が二つのグループと新しく生成された候補点により生成される近似曲線と相似形になるように、二つのグループを接続する。しかし、二つのグループを接続する方法は、上記の方法に限らず、近似曲線を生成せず、ＧＮＳＳ受信機で計測された点列の位置関係のみを用いてグループの接続を行っても良い。例えば、ＧＮＳＳ受信機で計測された各点を直線で繋いだ時になす角度が、二つのグループ間に新しく生成した各候補点を直線で繋いだ時になす角度と同じになるように、新しい候補点を生成し、グループの接続を行っても良い。

そして、最終的に得られた区画線の候補点の位置情報を区画線の確定位置を示す区画線の位置情報として生成する。

次に、路肩縁の位置情報の生成方法について説明する。
境界位置情報生成部５は、図１０に示すように、選定部４で路肩縁候補として誤検出として判断された区間内に含まれる候補点３４、候補点３５、候補点３６を削除する。削除した区間については、走行軌跡３１の形状を利用して候補点４１を生成する。具体的な方法は、区画線の位置情報の生成の際に、グループ間の接続を行った方法と同じである。除外された候補点３４、候補点３５、候補点３６以外の候補点がなす近似曲線が近くの走行軌跡３１と相似形になるように候補点４１を生成する。
また、路肩縁の候補点の生成には、走行軌跡ではなく、先に区画線を図化していれば区画線を用いても良い。また逆に、区画線のグループ間の接続の際に、走行軌跡ではなく、先に路肩縁を図化していれば路肩縁を用いるようにしても良い。

また、左右方向の凹凸が激しく、現実の路肩縁の形状から逸脱の激しい路肩縁の位置情報の生成については、図１１のように局所的に自己位置軌跡に近い点のみを利用して、これをつなぐように接続して生成しても良い。図１１では、候補点４３、候補点４４、候補点４５、候補点４６、及び走行軌跡４２を用いて候補点４３、候補点４４、候補点４５、候補点４６、をつなぐ線上に新しい候補点（図示せず）を生成すれば、路肩縁４７の位置情報を生成することができる。
なお、車両の自動運転では、路肩縁よりも外側にはみ出さないように走行するよう設定される場合が多いため、このように路肩縁を走行軌跡側、つまり道路中心側に近い候補点のみを用いて生成することで、路肩縁に近い位置を自動運転で走行するような状況であっても、路肩に接触せずに走行することができる。

境界位置情報生成部５は、このようにして得られた路肩縁の候補点の位置情報を路肩縁の確定位置を示す路肩縁の位置情報として生成するものである。

実施の形態１における情報処理装置１は以上のように構成されている。この情報処理装置１の各機能は、図１２に示したハードウェアにより実現される。
図１２に示した、ハードウェアには、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理装置５０とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やハードディスク等の記憶装置５１、通信装置５２が備えられている。

図１に示す情報取得部２は通信装置５２により実現され、候補位置情報生成部３、選定部４、境界位置情報生成部５は、記憶装置５１に記憶されたプログラムが処理装置５０で実行されることにより実現される。
なお、情報取得部２は、通信装置５２を用いず、記憶装置５１に予め記憶された地物計測情報と、軌跡情報を処理装置５０が取得する構成としてもよい。
また、情報処理装置１の各機能を実現する方法は、上記したハードウェアとプログラムの組み合わせに限らず、処理装置にプログラムをインプリメントしたＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）のような、ハードウェア単体で実現するようにしてもよいし、一部の機能を専用のハードウェアで実現し、一部を処理装置とプログラムの組み合わせで実現するようにしてもよい。

本実施の形態における情報処理装置１は、以上のように構成されている。
次に、本実施の形態における情報処理装置１の動作について説明する。

まず、区画線を図化する際の動作について、図１３のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１で、情報取得部２は、地物計測情報としてモービルマッピングシステムで計測した点群情報と、軌跡情報として点群情報を計測したときのモービルマッピングシステムを搭載した測量車の走行軌跡を示す走行軌跡情報を外部のサーバ等から取得する。

次にステップＳ２において、分割部６は、ステップＳ１で情報取得部２が取得した走行軌跡情報に基づいて、測量車の走行軌跡に垂直な複数の平面を設定し、情報取得部２が取得した点群情報を設定した平面に属する集合に分割する。

次にステップＳ３において、分割領域内候補位置情報生成部７は、ステップＳ２で分割部６により設定された各平面内の点群情報に含まれる輝度情報に基づいて、区画線の候補点の位置を示す候補位置情報を生成する。

次にステップＳ４において、選定部４は、ステップＳ３で分割領域内候補位置情報生成部７が生成した候補位置情報が示す複数の候補点に対して、上述したようなグループ化の処理、およびグループの統合の処理を行う。

次に選定部４は、ステップＳ５～ステップＳ１１により、ステップＳ４で生成されたグループのうち、境界の生成に用いる候補点のグループを選び、道路面上の汚れ等の外乱要因に基づくグループを除外する処理を行う。まず、ステップＳ５で各グループに含まれる候補点の数と各グループ間の距離を算出する。そしてステップＳ６～ステップＳ８において、各グループが、区画線の位置情報の生成に用いる候補から除外する３つの条件に合致するか否かを判断し、３つの条件全てに合致するグループをステップＳ９で除外し、いずれかの条件に当てはまらないグループをステップＳ１０で位置情報の生成に用いる候補として選定する。

具体的には、まずステップＳ６では、対象のグループは、所定の数以下の候補点しか含まないか、つまり、所定の大きさ以下のグループかを判定する。ステップＳ７では、対象のグループの近くにより大きなグループがあるかを判定する。ステップＳ８では対象としている小さなグループがより大きなグループに挟まれているかを判定する。これらステップＳ６～ステップＳ８の全ての条件に当てはまるグループは、ステップＳ９で位置情報の生成に用いる対象の候補から除外し、いずれかの条件に当てはまらないグループは、ステップＳ１０で位置情報の生成に用いる対象の候補として選定する。

ステップＳ１１では、上記したステップＳ６からステップＳ１０までの処理を全てのグループに対して行ったか判定し、全てのグループについて行っていない場合はステップＳ６に戻り、次のグループに対してステップＳ６からステップＳ１０までの処理を行う。
ステップＳ１１で全てのグループに対して上記の処理を行ったと判断した場合、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、境界位置情報生成部５は、区画線の候補となるグループが複数あるかを判定する。グループが複数ある場合はステップＳ１３に進み、一つしかない場合はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１２で境界位置情報生成部５が区画線の候補となるグループが複数あると判定した場合、ステップＳ１３で境界位置情報生成部５はグループ間の接続を行う。具体的には、境界位置情報生成部５は、二つのグループの間に、走行軌跡に基づいて新しい区画線の候補点を生成する。この新しい候補点は、複数の候補点から生成される近似曲線と走行軌跡が相似形になるように生成される。

以上のようなステップＳ１～ステップＳ１３の動作により、区画線の候補点が得られる。そして、ステップＳ１４において、境界位置情報生成部５は、最終的に得られた区画線の候補点の位置情報を区画線の確定位置を示す区画線の位置情報として生成する。すなわち、ステップＳ１４において境界位置情報生成部は、最終的に出力する境界位置情報を確定する処理として境界の確定位置を示す境界位置情報を生成する。

以上のような動作により生成された位置情報が示す区画線は、道路面上の汚れ等の外乱要因を排除して生成されており、道路に沿った走行軌跡に対応した滑らかな線となるので、地図情報に用いる際、現実の区画線を適切に反映した区画線の位置情報を得ることができる。

次に、路肩縁を図化する際の動作について、図１４のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２１とステップＳ２２における動作は、それぞれ区画線の図化におけるステップＳ１とステップＳ２と同様である。
ステップＳ２１において、情報取得部２は、地物計測情報として点群情報と軌跡情報として走行軌跡情報を取得する。
ステップＳ２２において、分割部６は、情報取得部２が取得した走行軌跡情報に基づき、測量車の走行軌跡に垂直な複数の平面を設定し、情報取得部２が取得した点群情報を設定した複数の平面に属する集合に分割する。

次にステップＳ２３において、分割領域内候補位置情報生成部７は、ステップＳ２２で分割部により設定された各平面内の点群情報に含まれる高さ情報に基づいて、路肩縁の候補点の位置を示す候補位置情報を生成する。

次に、ステップＳ２４において、選定部４は、ステップＳ２３で分割領域内候補位置情報生成部７が生成した候補位置情報が示す複数の候補点に対して、上述したグループ化の処理を行う。路肩縁は走行軌跡を挟んで左右に１本ずつしか設定されないので、選定部４は、各平面において選定される２つの候補点のうち、走行軌跡に対して左側に存在する候補点をまとめて一つのグループに、走行軌跡に対して右側に存在する候補点をまとめて左側とは別の一つグループにそれぞれグループ化する。

さらに選定部４は、ステップＳ２４でグループ化された各グループの中で、生成する路肩縁に凹凸が生じる原因となりそうな候補点を除外する。このため、選定部４は、点群情報に含まれる計測時刻の早い候補点から遅い点へと順に、各候補点と走行軌跡との距離を調べていき、走行軌跡との距離が急激に変化する候補点を抽出し、抽出された候補点の間を除外区間とし、除外区間内の候補点を路肩縁の位置情報を生成するのに用いる候補点から除外する。具体的には、選定部４は以下のステップＳ２５からステップＳ２６を実行する。まずステップＳ２５でグループ内の各候補点と走行軌跡の距離を算出する。次に、ステップＳ２６において、ステップＳ２５で算出した各候補点について算出した上記距離を、計測時刻の早い候補点から遅い点へ並べたときに隣接する候補点同士で比較することにより、除外区間を検出する。この除外区間の検出は、例えば以下のように行う。

ある候補点と、この候補点に前後に隣接する２つの候補点について、それぞれ算出された距離の差がいずれも所定の閾値以上であるか否かを判定し、いずれも閾値以上でなければ、当該候補点は滑らかな路肩縁の候補点と想定できるので、グループ内の候補点として残す。一方。距離の差が隣接する２つの候補点のうち少なくとも１つに対して所定の閾値以上であれば、当該候補点は除外区間の始点もしくは終点であると想定できるので、除外区間の始点、終点の候補点としておく。グループ内の全ての候補点について、このような判定をした後、除外区間の始点および終点の候補点、各候補点の計測時刻の時系列、距離の差が閾値以下の候補点が連続する数などによって、図８の候補点３４～３６に対応する除外区間を検出することができる。

次にステップＳ２７に進み、選定部４は、ステップＳ２６で検出した除外区間に含まれる候補点を路肩縁の位置情報を生成するのに用いる候補から除外する。

次にステップＳ２８において、境界位置情報生成部５は、ステップＳ２７で選定部４が除外した除外区間を補間する候補点を生成する。具体的な方法は、区画線の図化の際に、二つのグループ間の接続を行った方法と同様であり、除外された候補点以外の候補点と新しく生成される候補点から形成される近似曲線が、近くの走行軌跡と相似形になるように新しい候補点を生成する。

以上のようなステップＳ２１～ステップＳ２８の動作により、路肩縁の候補点が得られる。そして、ステップＳ２９において、境界位置情報生成部５は、最終的に得られた路肩縁の候補点の位置情報を路肩縁の確定位置を示す路肩縁の位置情報として生成する。すなわち、ステップＳ２９において境界位置情報生成部は、最終的に出力する境界位置情報を確定する処理として境界の確定位置を示す境界位置情報を生成する。

以上のような動作により生成された位置情報が示す路肩縁は、道路面上の汚れ等の外乱要因を排除して生成されており、道路に沿った走行軌跡に対応して滑らかな線となるので、地図情報に用いる際、現実の路肩縁を適切に反映した路肩縁の位置情報を得ることができる。

以上のような情報処理装置１の動作により、区画線や路肩縁といった道路の境界を図化する際に、道路に沿って走行した測量車の走行軌跡に対応した候補点が選定部で選定され、この選定された候補点に基づき境界位置情報生成部が境界情報を生成するので、外乱要因による乱れが抑えられた道路の境界位置情報を生成することができる。

本発明に係る情報処理装置は、ダイナミックマップの図化に適用可能である。

１ 情報処理装置、２ 情報取得部、３ 候補位置情報生成部、４ 選定部、５ 位置情報生成部、６ 分割部、７ 分割領域内候補位置情報生成部、８ 点、９ 点、１０ 候補点、１１ 閾値、１２ 点、１３ 点、１４ 点、１５ 点、１６ 候補点、１７ 閾値、１８ 点、１９ 道路面、２０ 候補点、２１ 近似直線、２２ 候補点、２３ 候補点、２４ 候補点、２５ 候補点、２６ 走行軌跡、２７ グループ、２８ グループ、２９ グループ、３０ グループ、３１ 走行軌跡、３２ 候補点、３３ 候補点、３４ 候補点、３５ 候補点、３６ 候補点、３７ 走行軌跡、３８ グループ、３９ グループ、４０ 候補点、４１ 候補点、４２ 走行軌跡、４３ 候補点、４４ 候補点、４５ 候補点、４６ 候補点、４７ 路肩縁、４８ 区画線、４９ 減速線、５０ 処理装置、５１ 記憶装置、５２ 通信装置。

Claims (11)

1. 境界を有する道路を含む地物の位置を示す地物計測情報と、前記道路に沿った軌跡を示す軌跡情報とを取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記地物計測情報から前記境界の候補要素の位置を示す候補位置情報を生成する候補位置情報生成部と、
   前記候補位置情報生成部が生成した前記候補位置情報が示す前記候補要素の位置と、前記情報取得部が取得した前記軌跡情報が示す前記軌跡との距離に基づき、前記軌跡に対応する前記候補要素を選定する選定部と、
   前記選定部で選定された前記候補要素を用いて前記境界の確定位置を示す境界位置情報を生成する境界位置情報生成部と
   を備えた情報処理装置。
2. 境界を有する道路を含む地物の表面の位置と前記位置における前記地物の輝度とを示す点群情報である地物計測情報と、前記道路に沿った軌跡を示す軌跡情報とを取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記地物計測情報である前記点群情報が有する前記地物の輝度に基づいて前記境界の候補要素として区画線の候補点の位置を示す候補位置情報を生成する候補位置情報生成部と、
   前記候補位置情報生成部が生成した前記候補位置情報が示す前記候補要素の中から、前記情報取得部が取得した前記軌跡情報に基づいて前記候補要素を選定する選定部と、
   前記選定部で選定された前記候補要素を用いて前記境界の確定位置を示す境界位置情報を生成する境界位置情報生成部
   とを備えた情報処理装置。
3. 前記情報取得部が取得する前記軌跡情報は、前記道路に沿って移動した移動体の移動軌跡を示す移動軌跡情報である
   請求項１又は２に記載の情報処理装置。
4. 前記選定部は、さらに前記候補位置情報生成部が生成した前記候補位置情報が示す前記候補要素同士の距離に基づき、前記軌跡に対応する候補要素を選定する
   請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記情報取得部は、前記地物計測情報として前記地物の表面の位置を示す点群情報を取得し、
   前記候補位置情報生成部は、前記点群情報が示す前記地物の表面の位置に基づいて前記境界の前記候補要素として路肩縁の候補点を生成し、前記候補点の位置を示す候補位置情報を生成する
   請求項１又は４に記載の情報処理装置。
6. 前記候補位置情報生成部は、複数の領域を設定し、前記地物計測情報を設定した複数の前記領域に属する集合に分割する分割部と、前記分割部で分割された各領域内の前記地物計測情報から、前記候補位置情報を生成する分割領域内候補位置情報生成部と
   を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の情報処理装置。
7. 前記分割部が前記地物計測情報を分割する前記複数の領域は、前記軌跡情報が示す前記軌跡と交差する複数の空間である
   請求項６に記載の情報処理装置。
8. 前記情報取得部が取得する前記地物計測情報は、前記地物の位置を計測した計測時刻を示す計測時刻情報を有し、
   前記分割部が前記地物計測情報を分割する前記複数の領域は、前記計測時刻情報に基づいた所定の時間間隔に対応する空間である
   請求項６に記載の情報処理装置。
9. 境界を有する道路を含む地物の位置を示す地物計測情報と、前記道路に沿った軌跡を示す軌跡情報とを取得する情報取得ステップと、
   前記情報取得ステップで取得した前記地物計測情報から前記境界の候補要素の位置を示す候補位置情報を生成する候補位置情報生成ステップと、
   前記候補位置情報生成ステップで生成した前記候補位置情報が示す前記候補要素の位置と、前記情報取得ステップで取得した前記軌跡情報が示す前記軌跡との距離に基づき、前記軌跡に対応する候補要素を選定する選定ステップと、
   前記選定ステップで選定された前記候補要素を用いて前記境界の確定位置を示す境界位置情報を生成する境界位置情報生成ステップと
   を含む情報処理方法。
10. 境界を有する道路を含む地物の表面の位置と前記位置における前記地物の輝度とを示す点群情報である地物計測情報と、前記道路に沿った軌跡を示す軌跡情報を取得する情報取得ステップと、
    前記情報取得ステップで取得した前記地物計測情報である前記点群情報が有する前記地物の輝度に基づいて前記境界の候補要素として区画線の候補点の位置を示す候補位置情報を生成する候補位置情報生成ステップと、
    前記候補位置情報生成ステップで生成した前記候補位置情報が示す前記候補要素の中から、前記情報取得ステップで取得した前記軌跡情報に基づいて前記候補要素を選定する選定ステップと、
    前記選定ステップで選定された前記候補要素を用いて前記境界の確定位置を示す境界位置情報を生成する境界位置情報生成ステップと
    を含む情報処理方法。
11. 請求項９又は１０に記載の全ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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