JP7138473B2

JP7138473B2 - 標識抽出プログラム、及び標識抽出装置

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Publication number: JP7138473B2
Application number: JP2018090584A
Authority: JP
Inventors: 宏増田; 元気高橋; 亮吾阿部
Original assignee: THE UNIVERSITY OF ELECTRO-COMUNICATINS; Kokusai Kogyo Co Ltd
Current assignee: THE UNIVERSITY OF ELECTRO-COMUNICATINS; Kokusai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2022-09-16
Anticipated expiration: 2038-05-09
Also published as: JP2019196961A

Description

本願発明は、レーザー計測の結果を処理する技術に関するものであり、より具体的には、道路上やその沿道などを計測した結果から標識を抽出する標識抽出プログラムと標識抽出装置に関するものである。

沿道に設置される標識は、道路標識をはじめ行政境を示す標識や、役所や駅を示す案内標識、歩行者用の地図を掲示する標識、あるいは人命救助用具を示す標識など、様々な種類のものがある。中でも道路標識は、警戒標識や、規制標識、指示標識、補助標識といった種類があり、さらに警戒標識は２0以上の種類があり、規制標識に至っては５０を超える種類がある。

近年、計測技術の進歩とともに地形情報（空間情報）の需要が高まっており、道路上や沿道に設置された施設をより高度に管理することを目的として、その形状や設置位置といった施設の空間情報を要望する管理者が増加している。標識は、その種類が多岐にわたるうえに設置される数も著しく多いことから、標識の種類だけでなく設置位置情報を用いた施設管理を望む管理者も少なくない。さらに、標識は何らかの情報を示すものであるから、表示板（サインボード）の姿勢（向き）が極めて重要であり、高度な施設管理を目指すうえでは表示板の姿勢も必要な情報となる。

標識の設置位置や表示板姿勢といった空間情報を取得する場合、これまでは実際に測量を行うか、あるいは計画図等を調査する方法が採られていた。したがって、夥しい数の標識に対して行うこれらの作業は、著しく時間や労力を要するばかりでなく、抽出漏れや誤抽出が生ずるなどその成果精度は必ずしも高いものとはならなかった。

一方で、前述のとおり近年の計測技術は著しく進歩しており、従来に比べると高精度でしかも多量の計測データを同時取得できるようになってきた。その代表的な計測手段がレーザースキャナによる計測（以下、単に「レーザー計測」という。）である。レーザー計測は、計測対象物に対して毎秒数万発で照射したレーザーの反射を利用して計測する技術であり、そのため大量の計測データの同時取得が可能である。通常は、移動体にレーザースキャナを搭載して移動しながら計測を行い、これまでは航空機に搭載して空中から眼下の地形を計測するのが主流であったが、昨今では車両に搭載し、道路上を移動しながら計測するモバイルマッピングシステム（ＭｏｂｉｌｅＭａｐｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：ＭＭＳ）という手法も多用されている。

ＭＭＳによれば路上あるいは沿道にあるあらゆる地物の計測データが取得される。当然ながら標識を計測した結果もＭＭＳの計測データの中に含まれており、このデータを利用すれば柱状物体の空間情報（設置位置や表示板姿勢など）を得ることができる。しかしながら、大量の計測データの中から標識に該当するものを目視など人の判断に従って抽出するとなると、従来にも増して時間や労力を必要とするうえ、数多くの抽出漏れや誤抽出が生ずることが予想される。

大量の計測データの中から柱状物体の計測データを自動的に抽出できれば、人による作業は著しく軽減され人為的なミスも排除できる。そこで特許文献１では、レーザー計測で得られた大量の計測データから標識や電柱といった柱状の物体のみを自動抽出することができる発明を開示している。

特開２０１３－６４７３３号公報

既述したとおり標識は情報を示すものであるから、表示板の姿勢は極めて重要な情報である。また、表示板の形状によって標識の種類を特定することができることもあるため、表示板の形状も標識にとっては重要な情報のひとつである。特許文献１に示される発明を利用すれば、大量の計測データから柱状物体を自動抽出することができるうえ、抽出した柱状物体をさらに電柱や標識など詳細な分類に分けることができる。しかしながら特許文献１の発明では、標識の表示板を抽出するとともに、その表示板の姿勢や形状といった情報を得ることは難しい。

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題、すなわち大量の標識を漏れなく抽出することが難しい、標識の空間情報を得るためには多くの労力と時間を要する、特に表示板姿勢や表示板形状の情報を得ることが困難である、といった問題を解決することであり、大量の計測データの中から自動的に標識を抽出することができる標識抽出プログラム、及び標識抽出装置を提供することにある。

本願発明は、表示板に反射したレーザー計測点を利用し、その反射点によって表示板の姿勢を求めるとともに、反射点の数に応じて表示板位置を推定する、という点に着目したものであり、従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。

本願発明の標識抽出プログラムは、計測点群（レーザー計測により得られた計測点の集合）を用いて標識を抽出するプログラムであり、特定線分抽出処理と、グループ化処理、特定平面算出処理、位置評価スコア算出処理、最適配置決定処理をコンピュータに実行させる機能を備えたものである。特定線分抽出処理は、計測点の取得時刻が連続しかつ点間距離が点間閾値以下となる計測点をつないでいくことで特定線分を抽出する処理であり、グループ化処理は、特定線分の方向及び特定線分間の距離に基づいて１又は２以上の特定線分を１のグループとする処理であり、特定平面算出処理は、同一グループに属する特定線分を構成する特定計測点に基づいて、特定平面を求める処理である。また、位置評価スコア算出処理は、標識テンプレート（あらかじめ形状及び寸法が設定）を特定平面上で移動させながら位置評価スコアを求める処理であり、最適配置決定処理は、位置評価スコアが最も大きな値となる標識テンプレートの配置をその標識テンプレートの最適配置とする処理である。この場合の位置評価スコアは、同一グループに属する特定計測点のうち標識テンプレートの内側にある特定計測点が多いほど大きな値となる。なお、位置評価スコア算出処理は、標識テンプレートを特定平面上で移動させながら、特定計測点のうち特定線分の両端に位置する特定線分境界点と、標識テンプレートの外周線との近接距離を求めるとともに、同一グループ内で求められた近接距離に基づいて位置評価スコアを求めることもできる。この場合、最適配置決定処理は、位置評価スコアが最も小さな値となる標識テンプレートの配置を標識テンプレートの最適配置とする。

本願発明の標識抽出プログラムは、種別評価スコア算出処理と標識選別処理をコンピュータに実行させる機能を備えたものとすることもできる。種別評価スコア算出処理は、特定線分境界点（特定線分の両端に位置する特定計測点）と標識テンプレートの外周線との近接距離を求めるとともに、同一グループ内で求められた近接距離に基づいて種別評価スコアを求める処理である。また、標識選別処理は、種別評価スコアに基づいて、２種類以上の標識テンプレートの中から最適な種類の標識テンプレートを選出する処理である。なお種別評価スコアは、近接距離が短いほど小さな値となる。この場合、種別評価スコア算出処理では、あらかじめ用意された２種類以上の標識テンプレートに対してそれぞれ種別評価スコアを求め、標識選別処理では、種別評価スコアが最も小さい値となる標識テンプレートを最適種類の標識テンプレートとして選出する。

本願発明の標識抽出プログラムは、あらかじめ定めた近接閾値に基づいて種別評価スコアを求めるものとすることもできる。この場合、種別評価スコア算出処理は、近接距離が近接閾値を下回るときはその近接距離を近接閾値で除した値（近接度）に基づいて種別評価スコアを求め、近接距離が近接閾値を上回るときはその近接度を１としたうえで種別評価スコアを求める。

本願発明の標識抽出装置は、計測点群を用いて標識を抽出する装置であり、標識テンプレート記憶手段と、特定線分抽出手段、グループ化手段、特定平面算出手段、位置評価スコア算出手段、最適配置決定手段を備えたものである。特定線分抽出手段は、計測点の取得時刻が連続しかつ点間距離が点間閾値以下となる計測点をつないでいくことで特定線分を抽出する手段であり、グループ化手段は、特定線分の方向及び特定線分間の距離に基づいて１又は２以上の特定線分を１のグループとする手段であり、特定平面算出手段は、同一グループに属する特定線分を構成する特定計測点に基づいて、特定平面を求める手段である。また、位置評価スコア算出手段は、標識テンプレートを特定平面上で移動させながら位置評価スコアを求める手段であり、最適配置決定手段は、位置評価スコアが最も大きな値となる標識テンプレートの配置をその標識テンプレートの最適配置とする手段である。この場合の位置評価スコアは、同一グループに属する特定計測点のうち標識テンプレートの内側にある特定計測点が多いほど大きな値となる。なお、位置評価スコア算出手段は、標識テンプレートを特定平面上で移動させながら、特定計測点のうち特定線分の両端に位置する特定線分境界点と、標識テンプレートの外周線との近接距離を求めるとともに、同一グループ内で求められた近接距離に基づいて位置評価スコアを求めることもできる。この場合、最適配置決定手段は、位置評価スコアが最も小さな値となる標識テンプレートの配置を標識テンプレートの最適配置とする。ここで、本願発明の標識抽出装置は、それぞれの手段が行う内容が記述されたプログラムを実行するものであり、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。このコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、ｉＰａｄ（登録商標）といったタブレット型端末やスマートフォン、あるいはＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤａｔａＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などによって構成することができる。

本願発明の標識抽出装置は、種別評価スコア算出手段と標識選別手段を備えたものとすることもできる。種別評価スコア算出手段は、特定線分境界点と標識テンプレートの外周線との近接距離を求めるとともに、同一グループ内で求められた近接距離に基づいて種別評価スコアを求める手段である。また、標識選別手段は、種別評価スコアに基づいて、２種類以上の標識テンプレートの中から最適な種類の標識テンプレートを選出する手段である。この場合、種別評価スコア算出手段は、あらかじめ用意された２種類以上の標識テンプレートに対してそれぞれ種別評価スコアを求め、標識選別手段は、種別評価スコアが最も小さい値となる標識テンプレートを最適種類の標識テンプレートとして選出する。

本願発明の標識抽出プログラム、及び標識抽出装置には、次のような効果がある。
（１）道路標識を含む大量の標識を効率的かつ正確に抽出することができることから、自動運転用の地図を効率的かつ高精度で整備することができる。
（２）また、大量の標識を効率的かつ正確に抽出することができるため、道路台帳や道路施設台帳、道路標識台帳といった管理台帳類も効率的かつ高精度で整備することができる。

標識の表示板上を通過した３走査線のレーザーパルスを示すモデル図。本願発明の標識抽出プログラムの主な処理の流れを示すフロー図。（ａ）は３つの走査線ごとに表示板を反射した計測点を示すモデル図、（ｂ）は表示板上に形成される特定線分を示すモデル図。複数の特定線分によって設定された線分グループを示すモデル図。（ａ）は真の表示板位置よりも左側に配置した標識テンプレートを示すモデル図、（ｂ）は真の表示板位置に配置した標識テンプレートを示すモデル図、（ｃ）は真の表示板位置よりも右側に配置した標識テンプレートを示すモデル図。（ａ）は特定線分境界点と近接距離を説明するモデル図、（ｂ）は近接距離の算出方法を説明するモデル図。（ａ）は外形が三角形の標識テンプレートに対して求められる種別評価スコアを説明するモデル図、（ｂ）は外形が円形の標識テンプレートに対して求められる種別評価スコアを説明するモデル図。本願発明の標識抽出装置の主な構成を示すブロック図。

本願発明の標識抽出プログラム、及び標識抽出装置の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。なお、本願発明の標識抽出装置は、本願発明の標識抽出プログラムを実行するものである。したがって、まずは本願発明の標識抽出プログラムについて説明し、その後に本願発明の標識抽出装置について説明する。

２．標識抽出プログラム
本願発明の一実施形態に係る標識抽出プログラムは、レーザー計測によって得られた計測点群（計測点の集合）を処理するものであることから、ここでレーザー計測について簡単に説明する。

レーザー計測は、計測したい対象にレーザーパルスを照射し、その反射信号を受けて計測するものである。より詳しくは、照射時刻と受信時刻の時間差を計測することで照射位置から計測点（レーザーパルスが反射した地点）までの距離を求め、さらにＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）といった測位手段によってレーザーパルスの照射位置（ｘ，ｙ，ｚ）を取得するとともに、ＩＭＵ（ＩｎｅｒｔｉａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＵｎｉｔ）といった慣性計測手段によって照射姿勢（ω，φ，κ）を取得することで、計測点の３次元座標を得ることができる。

また、ＭＭＳとしてレーザー計測を行う場合、移動しながら、しかも照射方向を変えながら（つまり首を振りながら）レーザーパルスを照射していく。例えば、図１では支柱Ｐｓと表示板Ｓｂからなる標識Ｍｋに対してレーザーパルスを照射しており、車両が移動しつつ首を振りながら照射した結果、走査線Ｌｚ１と走査線Ｌｚ２、走査線Ｌｚ３の３つ走査線（スキャンライン）が表示板Ｓｂを通過している。

レーザー計測では、照射したレーザーパルスの反射信号を受けて計測点の座標を求めることから、当然ながら照射先に対象物がなければ反射信号を受けられず、すなわち計測点の座標を求めることはできない。図１では、走査線Ｌｚ１によって計測点Ｐ０１と計測点Ｐ０２、計測点Ｐ０３の３つの計測点が得られており、同様に、走査線Ｌｚ２によって計測点Ｐ０４～計測点Ｐ０７、走査線Ｌｚ３によって計測点Ｐ０８～計測点Ｐ１０が得られている。なお、図に示す矢印（左上から右下に向かう矢印）はそれぞれ走査線Ｌｚ１と走査線Ｌｚ２、走査線Ｌｚ３のスキャン方向であり、したがって、計測点Ｐ０１、計測点Ｐ０２、計測点Ｐ０３の順で受信信号が得られ、同様に、計測点Ｐ０４、計測点Ｐ０５、計測点Ｐ０６、計測点Ｐ０７の順で受信信号が得られ、計測点Ｐ０８、計測点Ｐ０９、計測点Ｐ１０の順で受信信号が得られている。

続いて、図２を参照しながら本願発明の標識抽出プログラムについて詳しく説明する。図２は、本願発明の標識抽出プログラムの主な処理の流れを示すフロー図であり、中央の列に実行する処理を示し、左列にはその処理に必要な入力情報を、右列にはその処理から生まれる出力情報を示している。

（特定線分の抽出）
図２に示すように、はじめに「特定線分」を抽出する（Ｓｔｅｐ１０）。特定線分とは、レーザー計測による１の走査線が同一の対象物を捉えたときに得られる線分である。具体的には、レーザーパルスの受信時刻が連続する計測点をつないでいくことで特定線分が得られる。ただし、同一の対象物を捉えたものとすべく、点間距離（計測点と計測点の間の距離）があらかじめ定めた閾値（以下、ここでは便宜上「点間閾値」という。）を上回るときは、これらの計測点どうしはつながないこととする。

図３（ａ）では、走査線Ｌｚ１において表示板Ｓｂを反射した計測点Ｐ０１～計測点Ｐ０３が得られており、走査線Ｌｚ２において表示板Ｓｂを反射した計測点Ｐ０４～計測点Ｐ０７が、走査線Ｌｚ３において表示板Ｓｂを反射した計測点Ｐ１０～計測点Ｐ１２が得られている。この場合、図３（ｂ）に示すように、受信時刻が連続する計測点Ｐ０１と計測点Ｐ０２をつなぎ、さらに受信時刻が連続する計測点Ｐ０２と計測点Ｐ０３をつなぐことで計測点Ｐ０１～計測点Ｐ０３からなる線分Ｌ０１が設定される。同様に、受信時刻が連続する計測点Ｐ０４～計測点Ｐ０７をつなぐことで線分Ｌ０２が設定され、受信時刻が連続する計測点Ｐ１０～計測点Ｐ１２をつなぐことで線分Ｌ０３が設定される。なお、計測点Ｐ０８と計測点Ｐ０９は、標識Ｍｋの表示板Ｓｂとは異なる地物で反射しており、そのため計測点Ｐ０７と計測点Ｐ０８の点間距離が点間閾値を上回っている。したがって、計測点Ｐ０７と計測点Ｐ０８は受信時刻が連続するものの、計測点Ｐ０７と計測点Ｐ０８がつながれることはなく、その結果、計測点Ｐ０４～計測点Ｐ０７からなる線分Ｌ０２と計測点Ｐ０８～計測点Ｐ０９からなる線分Ｌ０４がそれぞれ別に設定される。

（線分グル―プ）
特定線分が抽出されると、「線分グループ」を設定していく（Ｓｔｅｐ２０）。例えば図３（ｂ）では、同一の標識Ｍｋの表示板Ｓｂ上に３つの特定線分Ｌ０１～Ｌ０３が形成されており、すなわち特定線分Ｌ０１～Ｌ０３は特定の標識Ｍｋに関連付けることができる。このように同一の標識Ｍｋ（特に表示板Ｓｂ）に関連付けられる特定成分を集合させたものが「線分グループ」である。

線分グループを構成する特定線分が複数ある場合、これらの特定線分は同一の表示板Ｓｂ上で形成されていることから、特定線分どうしは近距離にあるはずであり、またその方向もほぼ同じはずである。そこで、特定線分間の距離（以下、ここでは便宜上「線分間距離」という。）があらかじめ定めた閾値（以下、ここでは便宜上「線分間閾値」という。）を下回り、かつ特定線分間の方向が略同一（同一含む）となる２以上の特定線分を同じ線分グループとすることとした。

図４では、特定線分Ｌ０１と特定線分Ｌ０２の線分間距離Ｄ１２が線分間閾値を下回るとともに、特定線分Ｌ０２と特定線分Ｌ０３の線分間距離Ｄ２３が線分間閾値を下回っており、しかも特定線分Ｌ０１と特定線分Ｌ０２、特定線分Ｌ０３が略平行であるから、特定線分Ｌ０１と特定線分Ｌ０２、特定線分Ｌ０３によって線分グループＧ０１が設定されている。同様に、特定線分Ｌ０４と特定線分Ｌ０５の線分間距離Ｄ４５が線分間閾値を下回るとともに、特定線分Ｌ０５と特定線分Ｌ０６の線分間距離Ｄ５６が線分間閾値を下回っており、しかも特定線分Ｌ０４と特定線分Ｌ０５、特定線分Ｌ０６が略平行であるから、特定線分Ｌ０４と特定線分Ｌ０５、特定線分Ｌ０６によって線分グループＧ０２が設定されている。なお図４では、線分グループＧ０１を構成する特定線分Ｌ０１～Ｌ０３と、線分グループＧ０２を構成する特定線分Ｌ０４～Ｌ０６が略平行に見えるが、現実の表示板Ｓｂは３次元空間に配置され、すなわち特定線分は３次元座標系に配置されているため、特定線分Ｌ０１～Ｌ０３と特定線分Ｌ０４～Ｌ０６は必ずしも平行とは限らない。また、図４では３つの特定線分によって線分グループが設定されているが、これに限らず２つの特定線分や４以上の特定線分によって線分グループを設定することもできるし、１つの特定線分（例えば、図３（ｂ）に示す特定線分Ｌ０４のみ）によって線分グループを設定することもできる。

（特定平面）
線分グループが設定されると、標識Ｍｋの表示板Ｓｂごとに「特定平面」を算出する（Ｓｔｅｐ３０）。具体的には、同一の線分グループを構成する特定線分を抽出し、さらにその特定線分を構成する計測点（以下、ここでは便宜上「特定計測点」という。）を抽出し、これら特定計測点に基づいて３次元座標系に配置される平面（ここでは境界がない無限平面）を求め、これを特定平面とする。例えば図３（ｂ）では、特定線分Ｌ０１を構成する特定計測点P０１～P０３と、特定線分Ｌ０２を構成する特定計測点P０４～P０７、特定線分Ｌ０３を構成する特定計測点P０１０～P１２が抽出され、これら１０個の特定計測点に基づいて特定平面が算出される。なお特定平面を算出するにあたっては、ＲＡＮＳＡＣ法や最小２乗法など従来用いられている算出方法を利用することができる。

（最適配置の決定）
特定平面が設定されると、標識Ｍｋの表示板Ｓｂごとに「最適配置」を決定する。以下、表示板Ｓｂの最適配置を決定する手順について説明する。まず、標識テンプレートを特定平面上の任意位置に配置する（Ｓｔｅｐ４０）。この標識テンプレートは、異なる種類の標識ごとに作成されるもので、あらかじ形状及び寸法が設定されたものである。本願発明では、レーザー計測範囲内にある標識の種類を、この標識テンプレートに基づいて推定することから、用意する標識テンプレートはその種類（形状と寸法の組み合わせ）が多いほどよい。

標識テンプレートを特定平面上の任意位置に配置すると、その配置における位置評価スコアを求める（Ｓｔｅｐ５０）。そして、標識テンプレートを特定平面上で移動させ、再びその配置における位置評価スコアを求める。この処理を繰り返し行うことで、すなわち標識テンプレートを特定平面上で移動させながら位置評価スコアを求めていくことで、複数の位置評価スコアを得る。図５では標識テンプレートを左から右に移動させながら位置評価スコアを求めており、図５（ａ）は真の表示板Ｓｂ位置よりも左側に配置した標識テンプレートを示し、図５（ｂ）は真の表示板Ｓｂ位置に配置した標識テンプレートを、図５（ｃ）は真の表示板Ｓｂ位置よりも右側に配置した標識テンプレートを示しており、つまりこの図では３つの位置評価スコアを求めている。なお図５（ａ）～（ｃ）に示す１０個の特定計測点の配置は、ぞれぞれの図で変えていない。

位置評価スコアは、同一の線分グループに属する特定線分を構成する特定計測点に基づいて求められる値であり、標識テンプレートの内側にある特定計測点が多いほど大きな値となる。具体的には、同一の線分グループにある特定計測点を、標識テンプレートの内側にある特定計測点（以下、ここでは便宜上「内側特定計測点」という。）と標識テンプレートの外側にある特定計測点（以下、ここでは便宜上「外側特定計測点」という。）に分け、内側特定計測点の数をそのまま位置評価スコアとすることができる。あるいは、内側特定計測点の数から外側特定計測点の数を差し引いた値を位置評価スコアとすることもできる。例えば図５の場合、図５（ａ）における位置評価スコアは８点（あるいは、８－２＝６点）とされ、図５（ｂ）における位置評価スコアは１０点（あるいは、１０－０＝１０点）とされ、図５（ｃ）における位置評価スコアは８点（あるいは、８－２＝６点）とされるわけである。

標識テンプレートを特定平面上で複数個所に配置し、それぞれの配置での位置評価スコアが得られると、その標識テンプレートの最適配置を決定する（Ｓｔｅｐ６０）。標識テンプレートの最適配置は、位置評価スコアが最も大きな値となる配置が選択される。例えば図５の場合であれば、図５（ｂ）での位置評価スコアが最高点となり、この配置がこの標識テンプレートの最適配置とされる。

（標識種類の選定）
標識テンプレートの最適配置が決定されると、標識Ｍｋの表示板Ｓｂごとに標識Ｍｋの種類を設定する。以下、標識Ｍｋの種類を設定する手順について説明する。まず、表示板Ｓｂごとに「近接距離」を求める（Ｓｔｅｐ７０）。この近接距離は、特定線分の両端に位置する特定計測点（以下、ここでは便宜上「特定線分境界点」という。）と、標識テンプレートの外周線との距離である。なおこのときの標識テンプレートの配置は、Ｓｔｅｐ４０～Ｓｔｅｐ６０で決定されたその標識テンプレートの最適配置である。

図６（ａ）では、特定線分Ｌ０１の一端にある特定線分境界点Ｐ０１から標識テンプレートの外周線までの距離が、特定線分境界点Ｐ０１における近接距離Ｓ０１となり、特定線分Ｌ０１の他端にある特定線分境界点Ｐ０３から標識テンプレートの外周線までの距離が、特定線分境界点Ｐ０３における近接距離Ｓ０３となる。同様に、特定線分Ｌ０２の一端にある特定線分境界点Ｐ０４から外周線までの距離が近接距離Ｓ０４となり、特定線分Ｌ０２の他端にある特定線分境界点Ｐ０７から外周線までの距離が近接距離Ｓ０７となり、特定線分Ｌ０３の一端にある特定線分境界点Ｐ０８から外周線までの距離が近接距離Ｓ０８となり、特定線分Ｌ０３の他端にある特定線分境界点Ｐ１０から外周線までの距離が近接距離Ｓ１０となる。

図６（ｂ）に示すように、近接距離は特定線分境界点から外周線までの最短距離として求めることもできるし、特定線分の延長線と外周線の交点までの距離（図では破線で示す距離）を近接距離とすることもできる。

近接距離が求められると、種別評価スコアを算出する（Ｓｔｅｐ８０）。この種別評価スコアは、同一の線分グループにある近接距離に基づいて求められ、複数（図６では６個）の近接距離の平均値や中央値といった統計値を利用することができる。また、あらかじめ設定した閾値（以下、ここでは便宜上「近接閾値」という。）を用いることで、近接距離を正規化するとともに極端な外れ値を除いたうえで、種別評価スコアを算出することもできる。具体的には、近接距離を近接閾値で除した値（以下、ここでは便宜上「近接度」という。）を求め、この近接度から平均値や中央値といった統計値により種別評価スコアを算出する。このとき、極端な外れ値を除くため、近接距離のうち近接閾値を超えるもの（つまり近接度が１を超えるもの）は近接度として１を与えたうえで種別評価スコアを算出するとよい。いずれにしろ種別評価スコアは、近接距離が短いほど小さな値となる。

種別評価スコアは、用意された複数種類の標識テンプレートすべてに対して行われる。図７（ａ）では外形が三角形の標識テンプレートに対して種別評価スコアが算出され、図７（ｂ）では外形が円形の標識テンプレートに対して種別評価スコアが算出されており、つまりこの場合は２種類の種別評価スコアが求められる。

用意された標識テンプレートに対して種別評価スコアが算出されると、この種別評価スコアに基づいて標識の種類を推定する（Ｓｔｅｐ９０）。具体的には、用意された標識テンプレートのうち最も小さな値の種別評価スコアが得られたものを最適標識テンプレートとして選出し、その標識テンプレートに対応する標識（標識の種類）を当該標識の種類として推定する。例えば図７では、円形の標識テンプレート（図７（ａ））の種別評価スコアよりも、三角形の標識テンプレート（図７（ｂ））の種別評価スコアの方が小さい値となり、つまりこの線分グループは三角形の標識テンプレートの方がよりマッチしていることであり、この場合は三角形の標識テンプレートが最適標識テンプレートとして選出され、当該標識テンプレートに対応する種類の標識が推定される。

（変形例）
ここまで、内側特定計測点の数に応じて位置評価スコアを求め、この位置評価スコアによって決定された標識テンプレートの最適配置に基づいて標識種類を選定する例（以下、「内側特定計測点のケース」という。）について説明した。本願発明は、この内側特定計測点のケースのほか、「標識種類の選定」で説明した近接距離に応じて求めた位置評価スコアによって標識テンプレートの最適配置を決定する例（以下、「近接距離のケース」という。）を採用することもできるし、特定計測点を包含する長方形の中心に応じて標識テンプレートの最適配置を決定する例（以下、「包含長方形のケース」という。）を採用することもできるし、これら内側特定計測点のケースや近接距離のケース、包含長方形のケースを組み合わせた手法とすることもできる。以下、近接距離のケースと包含長方形のケースについて詳しく説明する。

近接距離のケースによる場合、「標識種類の選定」で説明したように近接距離を求め、この近接距離によって位置評価スコアを求める。具体的には、同一の線分グループにある複数の近接距離の平均値や中央値といった統計値を利用することで位置評価スコアを算出する。あるいは、近接距離を近接閾値で除した近接度を求め、この近接度から平均値や中央値といった統計値により位置評価スコアを算出することもできる。この場合も、種別評価スコアの算出と同様、極端な外れ値を除くため近接距離のうち近接閾値を超えるもの（つまり近接度が１を超えるもの）は近接度として１を与えたうえで位置評価スコアを算出するとよい。いずれにしろ位置評価スコアは、近接距離が短いほど小さな値となる。そして、標識テンプレートを特定平面上で移動させながら、位置評価スコアが最も小さな値となる標識テンプレートの配置を検出し、これを標識テンプレートの最適配置としたうえで標識種類（最適標識テンプレート）を選定する。

包含長方形のケースによる場合、特定計測点を包含する複数の長方形を設定し、そのうち最小面積となる長方形（以下、「最適長方形」という。）を選出するとともに、この最適長方形の中心位置と標識テンプレートの中心位置が一致する配置を当該標識テンプレートの最適配置とする。そして、この標識テンプレートの最適配置に基づいて標識種類（最適標識テンプレート）を選定する。このとき、最適長方形の大きさ（面積や辺長）と標識テンプレートの大きさ（面積や辺長、径）を照らし合わせ、両者の大きさが著しく異なる（所定閾値を超える）場合は、当該標識テンプレートを選定すべき最適標識テンプレートから除外する仕様とすることもできる。

３．標識抽出装置
続いて、本願発明の一実施形態に係る標識抽出装置について、図８を参照しながら説明する。なお、本願発明の標識抽出装置は、ここまで説明した標識抽出プログラムを実行する装置であり、したがって標識抽出プログラムで説明した内容と重複する説明は避け、標識抽出装置に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「２．標識抽出プログラム」で説明したものと同様である。

図８は、本願発明の標識抽出装置１００の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように標識抽出装置１００は特定線分抽出手段１２０と、グループ化手段１３０、特定平面算出手段１４０、位置評価スコア算出手段１５０、標識テンプレート記憶手段１６０、最適配置決定手段１７０を含んで構成され、さらに計測点群記憶手段１１０や種別評価スコア算出手段１８０、標識選別手段１９０を含んで構成することもできる。

特定線分抽出手段１２０は、計測点群記憶手段１１０から計測点データを読み出して、既述した「特定線分」を抽出する手段であり、グループ化手段１３０は特定線分をまとめて既述した「線分グループ」を設定する手段である。特定平面算出手段１４０は、線分グループを構成する「特定計測点」に基づいて「特定平面」を算出する手段である。位置評価スコア算出手段１５０は、標識テンプレート記憶手段１６０から標識テンプレート読み出し、既述した「位置評価スコア」を算出する手段である。なお標識テンプレート記憶手段１６０は、複数種類の標識テンプレートを記憶するものである。そして、最適配置決定手段１７０が、標識テンプレートを特定平面上で移動させながら求めた位置評価スコアに基づいて、その標識テンプレートの最適配置を決定する。

また種別評価スコア算出手段１８０は、標識テンプレート記憶手段１６０から標識テンプレート読み出し、既述した「近接距離」を求めるとともに、この近接距離に基づいて「種別評価スコア」を求める手段である。そして標識選別手段１９０が、複数種類の標識テンプレートに対して求めた種別評価スコアに基づいて、最適種類の標識テンプレートとして選出する。

本願発明の標識抽出プログラム、及び標識抽出装置は、道路標識や行政界を示す標識、その他の案内標識のほか、種々の看板等にも利用することができる。また、大量の道路標識を効率的かつ正確に抽出しデータ化することができるため、自動運転用の情報としても効果的に利用することができる。

１００本願発明の標識抽出装置
１１０（標識抽出装置の）計測点群記憶手段
１２０（標識抽出装置の）特定線分抽出手段
１３０（標識抽出装置の）グループ化手段
１４０（標識抽出装置の）特定平面算出手段
１５０（標識抽出装置の）位置評価スコア算出手段
１６０（標識抽出装置の）標識テンプレート記憶手段
１７０（標識抽出装置の）最適配置決定手段
１８０（標識抽出装置の）種別評価スコア算出手段
１９０（標識抽出装置の）標識選別手段
Ｐｓ支柱
Ｓｂ表示板
Ｍｋ標識

Claims

レーザー計測により得られた計測点の集合である計測点群を用いて、標識を抽出するプログラムにおいて、
計測点の取得時刻が連続し、かつ点間距離が点間閾値以下となる計測点をつないでいくことで、特定線分を抽出する特定線分抽出処理と、
前記特定線分の方向及び該特定線分間の距離に基づいて、２以上の該特定線分を１のグループとするグループ化処理と、
同一グループに属する前記特定線分を構成する特定計測点に基づいて、特定平面を求める特定平面算出処理と、
あらかじめ形状及び寸法が設定された標識テンプレートを前記特定平面上で移動させながら、位置評価スコアを求める位置評価スコア算出処理と、
前記位置評価スコアが最も大きな値となる前記標識テンプレートの配置を、該標識テンプレートの最適配置とする最適配置決定処理と、をコンピュータに実行させる機能を備え、
前記位置評価スコアは、同一グループに属する前記特定計測点のうち前記標識テンプレートの内側にある該特定計測点が多いほど大きな値となる、
ことを特徴とする標識抽出プログラム。
レーザー計測により得られた計測点の集合である計測点群を用いて、標識を抽出するプログラムにおいて、
計測点の取得時刻が連続し、かつ点間距離が点間閾値以下となる計測点をつないでいくことで、特定線分を抽出する特定線分抽出処理と、
前記特定線分の方向及び該特定線分間の距離に基づいて、２以上の該特定線分を１のグループとするグループ化処理と、
同一グループに属する前記特定線分を構成する特定計測点に基づいて、特定平面を求める特定平面算出処理と、
あらかじめ形状及び寸法が設定された標識テンプレートを前記特定平面上で移動させながら、前記特定計測点のうち前記特定線分の両端に位置する特定線分境界点と、前記標識テンプレートの外周線との近接距離を求めるとともに、同一グループ内で求められた該近接距離に基づいて位置評価スコアを求める位置評価スコア算出処理と、
前記位置評価スコアが最も小さな値となる前記標識テンプレートの配置を、該標識テンプレートの最適配置とする最適配置決定処理と、をコンピュータに実行させる機能を備えた、
ことを特徴とする標識抽出プログラム。
前記特定計測点のうち前記特定線分の両端に位置する特定線分境界点と、前記標識テンプレートの外周線との近接距離を求めるとともに、同一グループ内で求められた該近接距離に基づいて種別評価スコアを求める種別評価スコア算出処理と、
前記種別評価スコアに基づいて、２種類以上の前記標識テンプレートの中から最適な種類の標識テンプレートを選出する標識選別処理と、をコンピュータに実行させる機能をさらに備え、
前記種別評価スコアは、前記近接距離が短いほど小さな値となり、
前記種別評価スコア算出処理は、あらかじめ用意された２種類以上の前記標識テンプレートに対してそれぞれ前記種別評価スコアを求め、
前記標識選別処理は、前記種別評価スコアが最も小さい値となる前記標識テンプレートを最適種類の標識テンプレートとして選出する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の標識抽出プログラム。
前記種別評価スコア算出処理は、前記近接距離があらかじめ定めた近接閾値を下回るときは前記近接距離を該近接閾値で除した近接度に基づいて前記種別評価スコアを求め、前記近接距離が該近接閾値を上回るときは該近接度を１として該種別評価スコアを求める、
ことを特徴とする請求項３記載の標識抽出プログラム。
レーザー計測により得られた計測点の集合である計測点群を用いて、標識を抽出する装置において、
あらかじめ形状及び寸法が設定された標識テンプレートを記憶する標識テンプレート記憶手段と、
計測点の取得時刻が連続し、かつ点間距離が点間閾値以下となる計測点をつないでいくことで、特定線分を抽出する特定線分抽出手段と、
前記特定線分の方向及び該特定線分間の距離に基づいて、２以上の該特定線分を１のグループとするグループ化手段と、
同一グループに属する前記特定線分を構成する特定計測点に基づいて、特定平面を求める特定平面算出手段と、
前記標識テンプレートを前記特定平面上で移動させながら、位置評価スコアを求める位置評価スコア算出手段と、
前記位置評価スコアが最も大きな値となる前記標識テンプレートの配置を、該標識テンプレートの最適配置とする最適配置決定手段と、を備え、
前記位置評価スコアは、同一グループに属する前記特定計測点のうち前記標識テンプレートの内側にある該特定計測点が多いほど大きな値となる、
ことを特徴とする標識抽出装置。
レーザー計測により得られた計測点の集合である計測点群を用いて、標識を抽出する装置において、
あらかじめ形状及び寸法が設定された標識テンプレートを記憶する標識テンプレート記憶手段と、
計測点の取得時刻が連続し、かつ点間距離が点間閾値以下となる計測点をつないでいくことで、特定線分を抽出する特定線分抽出手段と、
前記特定線分の方向及び該特定線分間の距離に基づいて、２以上の該特定線分を１のグループとするグループ化手段と、
同一グループに属する前記特定線分を構成する特定計測点に基づいて、特定平面を求める特定平面算出手段と、
前記標識テンプレートを前記特定平面上で移動させながら、前記特定計測点のうち前記特定線分の両端に位置する特定線分境界点と、前記標識テンプレートの外周線との近接距離を求めるとともに、同一グループ内で求められた該近接距離に基づいて位置評価スコアを求める位置評価スコア算出手段と、
前記位置評価スコアが最も小さな値となる前記標識テンプレートの配置を、該標識テンプレートの最適配置とする最適配置決定手段と、を備えた、
ことを特徴とする標識抽出装置。
前記特定計測点のうち前記特定線分の両端に位置する特定線分境界点と、前記標識テンプレートの外周線との近接距離を求めるとともに、同一グループ内で求められた該近接距離に基づいて種別評価スコアを求める種別評価スコア算出手段と、
前記種別評価スコアに基づいて、２種類以上の前記標識テンプレートの中から最適な種類の標識テンプレートを選出する標識選別手段と、をさらに備え、
前記標識テンプレート記憶手段には、２種類以上の前記標識テンプレートが記憶され、
前記種別評価スコアは、前記近接距離が短いほど小さな値となり、
前記種別評価スコア算出手段は、あらかじめ用意された２種類以上の前記標識テンプレートに対してそれぞれ前記種別評価スコアを求め、
前記標識選別手段は、前記種別評価スコアが最も小さい値となる前記標識テンプレートを最適種類の標識テンプレートとして選出する、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の標識抽出装置。