JP7308772B2 - データ処理装置、データ処理方法及びデータ処理プログラム - Google Patents

Description

本開示は、三次元点群データを処理する技術に関する。

近年、ＭＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いた測量車両（以下、ＭＭＳ車両という）の活用が進んでいる。ＭＭＳはレーザスキャナー、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機、カメラ、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）等のセンサを具備する。そして、ＭＭＳは、ＭＭＳ車両の走行ルート周辺の環境の三次元点群データを取得することができる。ＭＭＳにより取得された三次元点群データは、道路、トンネルなどのインフラストラクチャー設備の点検、高精度な地図の生成などに利用される。

ＭＭＳによって取得される三次元点群データの各点の座標値は、ＧＮＳＳやＩＭＵなどによって算出されたＭＭＳ車両の位置と、レーザスキャナーによって取得されたＭＭＳ車両の位置と周辺環境との相対距離によって導出される。しかし、電波の受信状況の影響等により、ＧＮＳＳによるＭＭＳ車両の位置の計算結果にはある程度の誤差が含まれる。このため、ＭＭＳ車両が同一の走行ルートを複数回走行し、複数の三次元点群データを取得した場合に、三次元点群データの各々が完全に一致するわけではない。つまり、三次元点群データ間で座標値にずれが生じる場合がある。このようなずれが生じると、インフラストラクチャー設備の点検及び高精度な地図の生成に支障をきたす。このため、三次元点群データ間の座標値のずれを補正する必要がある。従来は、人手作業により、三次元点群データ間の座標値のずれを補正していた。

特許文献１では、地図データと三次元点群データとに共通する地物の位置のずれ量に基づいて三次元点群データの座標値を補正する技術が開示されている。

国際公開ＷＯ２０１７／２０８５０３号

特許文献１の技術は、地図データを用いて三次元点群データを補正する。しかし、特許文献１の技術は、三次元点群データを用いて三次元点群データを補正するものではない。このため、特許文献１の技術では、三次元点群データ間のずれを補正することができないという課題がある。

本開示は、三次元点群データ間のずれを補正することを主な目的とする。

本開示に係るデータ処理装置は、
第１の車両の走行軌跡である第１の車両走行軌跡と前記第１の車両の走行により生成された第１の三次元点群データとを含む第１の計測データと、第２の車両の走行軌跡である第２の車両走行軌跡と前記第２の車両の走行により生成された第２の三次元点群データとを含む第２の計測データとを取得するデータ取得部と、
前記第１の三次元点群データに含まれる特徴物である第１の特徴物と、前記第２の三次元点群データに含まれる、前記第１の特徴物に相当する特徴物である第２の特徴物とを特徴物ペアとして対応付け、前記第１の三次元点群データと前記第２の三次元点群データとから、特徴物ペアを生成する特徴物対応付け部と、
前記特徴物ペア同士の間のずれ量を算出するずれ量算出部と、
前記ずれ量と前記第２の計測データとに基づき、前記第２の車両走行軌跡を補正する走行軌跡補正部と、
補正後の前記第２の車両走行軌跡に基づき、前記第２の三次元点群データを補正する点群データ補正部とを有する。

本開示では、三次元点群データを用いて、三次元点群データを補正する。このため、本開示によれば、三次元点群データ間のずれを補正することができる。

実施の形態１に係るデータ処理装置の機能構成例を示す図。 実施の形態１に係るデータ処理装置のハードウェア構成例を示す図。 実施の形態１に係るデータ処理装置の動作例を示すフローチャート。 実施の形態１に係る地物の対応付け例を示す図。 実施の形態１に係る地物の対応付け例を示す図。 実施の形態１に係る地物の対応付け例を示す図。 実施の形態１に係るベース地物及びターゲット地物が破線区画線である場合の特徴点の対応付け例を示す図。 実施の形態１に係る車両位置の補正例を示す図。

以下、実施の形態を図を用いて説明する。以下の実施の形態の説明及び図面において、同一の符号を付したものは、同一の部分又は相当する部分を示す。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態に係るデータ処理装置１００の機能構成例を示す。
データ処理装置１００は、三次元点群データから、区画線、路肩縁、標識、道路標示、円柱状地物、停止線、トンネルの出入り口位置、信号機等の地物または地物の特徴点を特徴物として抽出する。そして、データ処理装置１００は、複数の点群データ間でのこれら特徴物の位置のずれを認識することでＭＭＳ車両の走行軌跡を補正する。そして、データ処理装置１００は、補正後の走行軌跡をもとに点群データを再生成することで、点群のずれを補正する。
データ処理装置１００は、コンピュータである。また、データ処理装置１００の動作手順は、データ処理方法に相当する。また、データ処理装置１００の動作を実現するプログラムは、データ処理プログラムに相当する。

データ取得部１０１は、ＭＭＳ車両に搭載されているセンサで計測された計測データを取得する。センサは、前述のように、レーザスキャナー、ＧＮＳＳ受信機、カメラ、ＩＭＵ等である。
データ取得部１０１が取得する計測データには、例えば、三次元点群データ及び走行軌跡データが含まれる。
三次元点群データは、ＭＭＳ車両が走行ルートを走行することにより生成された、走行ルートの周囲に存在する地物が時刻ごとに点群で表されるデータである。走行ルートの周囲に存在する地物には、走行ルートである道路の近傍に所在する地物と、道路上に所在する地物とが含まれる。
走行軌跡データは、ＭＭＳ車両が走行ルートを走行した際のＭＭＳ車両の走行軌跡が示されるデータである。走行軌跡データは、時刻ごとのＭＭＳ車両の位置の座標値が時系列に連結されて構成される。

より具体的には、データ取得部１０１は、第１の計測データと第２の計測データを取得する。第１の計測データには、ベース点群データとベース走行軌跡データが含まれる。第２の計測データには、ターゲット点群データとターゲット走行軌跡データとが含まれる。
ベース点群データは、第１のＭＭＳ車両が走行ルートを走行することにより生成された三次元点群データである。ベース点群データは第１の三次元点群データに相当する。
また、ターゲット点群データは、第２のＭＭＳ車両が走行ルートを走行することにより生成された三次元点群データである。ターゲット点群データは第２の三次元点群データに相当する。
ベース走行軌跡データは、第１のＭＭＳ車両が走行ルートを走行した際の走行軌跡を示す車両位置軌跡データである。ベース走行軌跡データは第１の走行軌跡データに相当する。
ターゲット走行軌跡データは、第２のＭＭＳ車両が走行ルートを走行した際の走行軌跡を示す車両位置軌跡データである。ターゲット走行軌跡データは第１の走行軌跡データに相当する。
第１のＭＭＳ車両と第２のＭＭＳ車両は同一のＭＭＳ車両でもよいし、別のＭＭＳ車両でもよい。第１のＭＭＳ車両と第２のＭＭＳ車両が走行する走行ルートは同じであってもよいし、異なっていてもよい。但し、ベース点群データ及びターゲット点群データには同じ地物が含まれる必要がある。このため、第１のＭＭＳ車両と第２のＭＭＳ車両が走行する走行ルートが異なっている場合でも、第１のＭＭＳ車両と第２のＭＭＳ車両が走行する走行ルートは接近している必要がある。
第１のＭＭＳ車両は第１の車両に相当し、第２のＭＭＳ車両は第２の車両に相当する。
また、データ取得部１０１により行われる処理はデータ取得処理に相当する。

地物抽出部１０２は、ベース点群データから複数の地物を抽出する。また、地物抽出部１０２は、ターゲット点群データから複数の地物を抽出する。
以下では、地物抽出部１０２がベース点群データから抽出する地物をベース地物という。また、地物抽出部１０２がターゲット点群データから抽出する地物をターゲット地物という。

特徴物対応付け部１０３は、ベース点群データに含まれる特徴物であるベース特徴物と、ターゲット点群データに含まれる、ベース特徴物に相当する特徴物であるターゲット特徴物とを特徴物ペアとして対応付ける。特徴点対応付け部１０３は、ベース点群データとターゲット点群データから、複数の特徴物ペアを生成する。
具体的には、特徴物対応付け部１０３は、ベース点群データに表されるベース地物ごとに、ターゲット点群データから、ベース地物と同一のターゲット地物を抽出する。より具体的には、特徴物対応付け部１０３は、座標値がベース地物の座標値と近接する、ベース地物と同一種類の地物を、ベース地物と同一のターゲット地物として抽出する。
なお、ターゲット点群データには、必ずしも、全てのベース地物について、同一のターゲット地物が含まれているとは限らない。
特徴物対応付け部１０３は、ベース地物をベース特徴物として扱い、ターゲット地物をターゲット特徴物として扱ってもよいし、ベース地物の特定の点であるベース特徴点をベース特徴物として扱い、ターゲット地物の特定の点であるターゲット特徴点をターゲット特徴物として扱ってもよい。本実施の形態では、ベース特徴点をベース特徴物として扱い、ターゲット特徴点をターゲット特徴物として扱う例を説明する。
このため、本実施の形態では、特徴物対応付け部１０３は、ベース特徴点とターゲット特徴点とを特徴点ペアとして対応付ける。特徴点ペアは特徴物ペアの例である。
特徴物対応付け部１０３は、ベース特徴点及びターゲット特徴点として、例えば、地物の重心に相当する点又は地物の端に相当する点を抽出する。特徴物対応付け部１０３は、複数のベース地物のベース特徴点と複数のターゲット地物のターゲット特徴点とを対応付けて、複数の特徴点ペアを生成する。
ベース特徴物（ベース特徴点）は、第１の特徴物に相当する。また、ターゲット特徴物（ターゲット特徴点）は、第２の特徴物に相当する。
なお、特徴物対応付け部１０３により行われる処理は特徴物対応付け処理に相当する。

ずれ量算出部１０４は、特徴点ペアごとに、特徴点ペアを構成するベース特徴点の座標値とターゲット特徴点の座標値との間のずれ量を算出する。
ずれ量算出部１０４により行われる処理はずれ量算出処理に相当する。

走行軌跡補正部１０５は、各特徴点ペアのずれ量に基づき、ターゲット走行軌跡データに示される第２のＭＭＳ車両の走行軌跡を補正する。
走行軌跡補正部１０５により行われる処理は走行軌跡補正処理に相当する。

点群データ補正部１０６は、補正後の第２のＭＭＳ車両の走行軌跡に基づき、ターゲット点群データを補正する。
点群データ補正部１０６により行われる処理は点群データ補正処理に相当する。

出力部１０７は、補正後のターゲット点群データ及び補正後のターゲット走行軌跡データを出力する。

図２は、本実施の形態に係るデータ処理装置１００のハードウェア構成例を示す。

データ処理装置１００は、ハードウェアとして、プロセッサ９０１、メモリ９０２、補助記憶装置９０３、入力装置９０４、表示装置９０５及び通信装置９０６を備える。
補助記憶装置９０３には、前述のデータ取得部１０１、地物抽出部１０２、特徴物対応付け部１０３、ずれ量算出部１０４、走行軌跡補正部１０５、点群データ補正部１０６及び出力部１０７の機能を実現するプログラムが記憶されている。
これらプログラムは、補助記憶装置９０３からメモリ９０２にロードされる。そして、プロセッサ９０１がこれらプログラムを実行して、データ取得部１０１、地物抽出部１０２、特徴物対応付け部１０３、ずれ量算出部１０４、走行軌跡補正部１０５、点群データ補正部１０６及び出力部１０７の機能の動作を行う。
図２では、プロセッサ９０１がデータ取得部１０１、地物抽出部１０２、特徴物対応付け部１０３、ずれ量算出部１０４、走行軌跡補正部１０５、点群データ補正部１０６及び出力部１０７の機能の機能を実現するプログラムを実行している状態を模式的に表している。
入力装置９０４は、データ処理装置１００のユーザからの指示等を入力する。
表示装置９０５は、補正後のターゲット点群データ、補正後のターゲット走行軌跡データ等を表示する。
通信装置９０６は、例えば、ＭＭＳから計測データを受信する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
次に、図３に示すフローチャートを参照して、本実施の形態に係るデータ処理装置１００の動作例を説明する。

先ず、ステップＳ３０１において、データ取得部１０１が例えば通信装置９０６を用いてＭＭＳから計測データを取得する。
具体的には、データ取得部１０１は、第１の計測データと第２の計測データを取得する。前述のように、第１の計測データには、ベース点群データ及びベース走行軌跡データが含まれる。第２の計測データには、ターゲット点群データ、及びターゲット走行軌跡データが含まれる。

次に、ステップＳ３０２において、地物抽出部１０２がベース点群データ及びターゲット点群データの各々から地物を抽出する。
より具体的には、地物抽出部１０２は、ベース点群データ及びターゲット点群データの各々から、地物を構成する点群を抽出する。地物抽出部１０２は、例えば、区画線、路肩縁、標識、道路標示、円柱状地物等を構成する点群を抽出する。
ここで、地物抽出部１０２による地物の抽出方法の例を説明する。

地物抽出部１０２は、以下の方法にて、区画線を抽出する。
地物抽出部１０２は、ＭＭＳ車両が走行する道路の横断方向（水平方向）に連続する点群を取得する。そして、地物抽出部１０２は、当該点群の反射強度に変化がある箇所を区画線の候補点として抽出する。この候補点が道路の進行方向に連続する場合に、地物抽出部１０２は、この連続する候補点を区画線の点群として抽出する。
また、地物抽出部１０２は、以下の方法にて、路肩縁を抽出する。
地物抽出部１０２は、区画線と同様に、ＭＭＳ車両が走行する道路の横断方向に連続する点群を取得する。そして、地物抽出部１０２は、当該点群の高度情報に変化がある箇所を路肩縁の候補点として抽出する。この候補点が道路の進行方向に連続する場合に、地物抽出部１０２は、この連続する候補点を路肩縁の点群として抽出する。
また、地物抽出部１０２は、以下の方法にて、標識を抽出する。
地物抽出部１０２は、走行軌跡よりも既定値以上高い位置に取得された点群について、距離の近い点同士をクラスタとしてグループ化する。また、地物抽出部１０２は、このクラスタを平面近似し、平面としてフィッティングされるものを標識の点群として抽出する。また、この標識の抽出方法では、標識以外の建造物も抽出される可能性があるが、このような建造物も位置補正に利用するための標識として抽出しても問題ない。
また、地物抽出部１０２は、以下の方法にて、道路標示を抽出する。
地物抽出部１０２は、区画線と同様に道路の横断方向に連続する点群を取得する。そして、地物抽出部１０２は、当該点群の反射強度に変化がある箇所を道路標示の候補点として抽出する。ただし、地物抽出部１０２は、事前に抽出した区画線点列の付近で取得された候補点は道路標示の候補点からは除外する。地物抽出部１０２は、道路標示の候補点のうち位置の近い点同士をクラスタとしてグループ化し、グループ化により得られた点群を道路標示の点群として抽出する。
また、地物抽出部１０２は、以下の方法により、円柱状地物を抽出する。
地物抽出部１０２は、点群を水平方向のメッシュに投影する。そして、地物抽出部１０２は、メッシュパターンと円柱状地物のテンプレートパターンとを比較する。メッシュパターンと円柱状地物のテンプレートパターンとの一致度が高い場合に、地物抽出部１０２は、当該点群を円柱状地物の点群として抽出する。
地物抽出部１０２は、その他の地物、例えば、トンネルの出入り口位置、信号機等についても同様の手法により抽出する。

次に、ステップＳ３０３において、特徴物対応付け部１０３が、ベース特徴点とターゲット特徴点とを対応付けて特徴点ペアを生成する。

具体的には、特徴物対応付け部１０３は、標識、道路標示、円柱状地物などの地物でのベース特徴点とターゲット特徴点との対応付けを試みる。これらの地物は、道路の周辺に存在する数が比較的少なく、また、属性が取得できるため、他の地物に比べて対応付けが行いやすい。これら地物での特徴点の対応付けを行う場合には、特徴物対応付け部１０３は、まず、点群間の想定されるずれが小さい領域にある地物から対応付けを試みる。特徴物対応付け部１０３は、ＭＭＳ車両の走行時のＧＮＳＳの受信状況などから、領域ごとの点群間のずれ量を推定することができる。
特徴物対応付け部１０３は、現在着目している領域にあるターゲット地物の種類を識別する。そして、特徴物対応付け部１０３は、現在着目している領域において想定されるずれの最大量の範囲で、ベース地物と同一種類でサイズ、属性などが同一のターゲット地物を検索する。サイズとは、地物が標識であれば標示面の幅、高さなどであり、地物が円柱状地物であれば直径、高さなどである。属性とは、地物が標識であれば、標識が速度制限標識なのか、案内なのかといった区別である。

検索によって取得されたターゲット地物が一つである場合は、特徴物対応付け部１０３は、そのベース地物とターゲット地物とを対応付ける。
図４の例では、ベース地物Ａと同一種類、同一サイズ、同一属性の地物を検索した結果、想定ずれ量が小さいターゲット地物Ａのみが得られたので、特徴物対応付け部１０３は、ベース地物Ａとターゲット地物Ａとを対応付ける。同様にして、特徴物対応付け部１０３は、ベース地物Ｂと次に想定ずれ量が小さいターゲット地物Ｂとの対応付けを行う。また、特徴物対応付け部１０３は、最後に、ベース地物Ｃとターゲット地物Ｃとの対応付けを行う。

検索によって取得されたターゲット地物が複数ある場合は、特徴物対応付け部１０３は、複数のターゲット地物のそれぞれとベース地物との対応付けをした場合の他の周辺の地物の間の対応関係を評価して評価値を算出する。そして、特徴物対応付け部１０３は、評価値が高い組合せに含まれるベース地物とターゲット地物を対応付ける。
図５の例では、ベース地物Ａとの対応付けの候補として、ターゲット地物Ａとターゲット地物Ｂが存在する。特徴物対応付け部１０３は、ベース地物Ａ－ターゲット地物Ａとベース地物Ｂターゲット－地物Ｂとの組合せにおける評価値を算出する。また、特徴物対応付け部１０３は、ベース地物Ａ－ターゲット地物Ｂとベース地物Ｂ－ターゲット地物Ａとの組合せにおける評価値を算出する。前者の組合せでは位置関係に齟齬が生じないが、後者の組合せでは位置関係に齟齬が生じる。このため、前者の評価値が高くなる。この結果、特徴物対応付け部１０３は、ベース地物Ａとターゲット地物Ａとを対応付ける。

また、特徴物対応付け部１０３は、対応付けが完了しているベース地物とターゲット地物との位置関係を用いて他のベース地物に対応付けるターゲット地物を検索してもよい。例えば、特徴物対応付け部１０３は、対応付けが完了しているベース地物とターゲット地物との間のずれ量を用いて他のベース地物に対応付けるターゲット地物を検索してもよい。図６の例では、ベース地物Ａとターゲット地物Ａは対応付けが完了しており、地物Ａベースとターゲット地物Ａの間のずれ量が判明している。特徴物対応付け部１０３は、ベース地物Ａとターゲット地物Ａの間のずれ量を用いて、地物ベースＢに対応付けるターゲット地物を検索してもよい。

標識、道路標示、円柱状地物などの地物でのベース地物とターゲット地物との対応付けが完了したら、特徴物対応付け部１０３は、ベース特徴点とターゲット特徴点とを対応付けて、対応特徴点ペアを生成する。特徴物対応付け部１０３は、標識、道路標示、円柱状地物などの地物の重心に相当する点をベース特徴点及びターゲット特徴点に指定する。
そして、特徴物対応付け部１０３は、ベース特徴点の座標値とターゲット特徴点の座標値とを対応付ける。ベース特徴点の座標値は、ベース特徴点が計測された時刻での第１のＭＭＳ車両の位置の座標値からの相対距離及び相対方位から求められる座標値である。ターゲット特徴点の座標値は、ターゲット特徴点が計測された時刻での第２のＭＭＳ車両の位置の座標値からの相対距離及び相対方位から求められる座標値である。

標識、道路標示、円柱状地物などの地物でのベース地物とターゲット地物との対応付けが完了したら、特徴物対応付け部１０３は、区画線、路肩縁についてもベース地物とターゲット地物との間の対応付けを行う。区画線、路肩縁の構成点が判明している場合は、特徴物対応付け部１０３は、構成点を利用して対応付けを行う。特徴物対応付け部１０３は、例えば、破線区画線の端点位置に相当する点を構成点として利用することができる。また、特徴物対応付け部１０３は、路肩の特定の位置（ガードレールの端、ガードレールの角）に相当する点を構成点として利用することができる。
ターゲット地物において構成点が判明していない場合は、特徴物対応付け部１０３は、線としての位置合わせを実施する。特徴物対応付け部１０３は、例えば、図７に示すように、ベース構成点から、ターゲット候補点列に対して垂線を引き、垂線との交点にあるターゲット候補点とベース構成点とを対応づけるようにする。
図７では、ベース地物及びターゲット地物はともに破線区画線であるとする。ベース構成点列は、ベース構成点で構成される列である。ベース構成点は、破線区画線を構成する点群のうちの端点位置に相当する点のみである。一方、ターゲット候補点列は、ターゲット候補点で構成される列である。ターゲット候補点は、破線区画線を構成する全ての点である。
特徴物対応付け部１０３は、図７において、ベース構成点からターゲット候補点列へ垂線を引き、垂線との交点にあるターゲット候補点（黒丸）を抽出する。そして、特徴物対応付け部１０３は、ベース構成点と、抽出したターゲット候補点（黒丸）とを、特徴点ペアとして対応付ける。つまり、図７の例では、特徴物対応付け部１０３は、ベース構成点をベース特徴点として扱い、ターゲット候補点（黒丸）をターゲット特徴点として扱う。

図３に戻り、ステップＳ３０４において、ずれ量算出部１０４が、特徴点ペアごとに、特徴点ペアを構成するベース特徴点の座標値とターゲット特徴点の座標値との間のずれ量を算出する。ずれ量算出部１０４は、ベース特徴点の座標値とターゲット特徴点の座標値との間のずれ量をベクトルとして算出する。

次に、ステップＳ３０５において、走行軌跡補正部１０５が、ターゲット走行軌跡を補正する。
具体的には、走行軌跡補正部１０５は、時刻ごとの第２のＭＭＳ車両の位置の座標値を、各時刻に対応するターゲット特徴点の特徴点ペアに対して算出されたずれ量分移動させる。

図８は、走行軌跡補正部１０５の動作例を示す。
図８において、車両位置（補正前）は、補正前の第２のＭＭＳ車両の走行軌跡を示す。ｔ１～ｔ４は、時刻を示す。すなわち、車両位置（補正前）では、ｔ１～ｔ４の各時刻における第２のＭＭＳ車両の補正前の位置が表される。以下では、ｔ１～ｔ４の各時刻における第２のＭＭＳ車両の補正前の位置を、それぞれ、車両位置（ｔ１）～車両位置（ｔ４）と表記する。なお、車両位置（ｔ１）～車両位置（ｔ４）は、ターゲット走行軌跡データから得られる。
ターゲット特徴点には、ｔ１～ｔ４の各時刻におけるターゲット特徴点が表される。以下では、ｔ１～ｔ４の各時刻におけるターゲット特徴点を、それぞれターゲット特徴点（ｔ１）～ターゲット特徴点（ｔ４）と表記する。ターゲット特徴点（ｔ１）は、車両位置（ｔ１）で計測されたターゲット地物の特徴点である。なお、ターゲット特徴点（ｔ１）～ターゲット特徴点（ｔ４）は、それぞれ異なるターゲット地物の特徴点でも同じターゲット地物の特徴点でもよい。
また、各ターゲット特徴点から伸びる矢印の先にあるベース特徴点は、各ターゲット特徴点と対応付けられているベース特徴点である。以下では、ターゲット特徴点（ｔ１）と対応付けられているベース特徴点をベース特徴点（ｔ１）と表記する。
また、ターゲット特徴点とベース特徴点との間の矢印は、ターゲット特徴点の座標値とターゲット特徴点の座標値との間のずれ量（ベクトル）を表す。
出力部１０７は、車両位置（ｔ１）の座標値を、ターゲット特徴点（ｔ１）とベース特徴点（ｔ１）とのずれ量分移動させる。この結果、車両位置（ｔ１）は、車両位置（ｔ１）から伸びる矢印の先の位置に移動する。出力部１０７は、車両位置（ｔ２）の座標値、車両位置（ｔ３）の座標値、車両位置（ｔ４）の座標値についても同様に対応するずれ量分移動させる。この結果、第２のＭＭＳ車両の走行軌跡が車両位置（補正後）に示すように補正される。
なお、ターゲット特徴点が取得できなかった非取得区間が存在する場合は、非取得区間の前後で取得できたターゲット特徴点の特徴点ペアに対して算出されたずれ量を用いた線形補間を行って、非取得区間での第２のＭＭＳ車両の位置補正を行う。

次に、ステップＳ３０６において、点群データ補正部１０６が、ステップＳ３０５で補正されたターゲット走行軌跡を用いて、ターゲット点群データを補正する。
具体的には、補正後の時刻ごとの第２のＭＭＳ車両の位置の座標値に、補正前の時刻ごとの第２のＭＭＳ車両からターゲット点群データの各点への相対距離及び方位を適用して、ターゲット点群データの各点の座標値を補正する。
ターゲット点群データの点群は第２のＭＭＳ車両の位置を中心として、レーザレーダの相対位置情報を利用して生成されているが、点群データ補正部１０６は、補正後の第２のＭＭＳ車両の位置を中心にして同様の処理を行うことで、補正された点群を得ることができる。

この後、出力部１０７が補正後のターゲット走行軌跡データ及び補正後のターゲット点群データを表示装置９０５に出力してもよい。

なお、ターゲット走行軌跡データには、時刻ごとの第２のＭＭＳ車両の位置の情報の他に、ヨー、ピッチ及びロールで表される姿勢情報が含まれている場合がある。ターゲット走行軌跡データに姿勢情報が含まれている場合は、走行軌跡補正部１０５は、ステップＳ３０５において姿勢情報も補正する。具体的には、走行軌跡補正部１０５は、補正されたターゲット走行軌跡データからヨーの値を補正することができる。また、走行軌跡補正部１０５は、左右路肩縁の傾きを合わせるようにロールの値を補正することができる。また、走行軌跡補正部１０５は、地面の傾きのずれなどからピッチの値補正することができる。
このように、走行軌跡補正部１０５は、並進移動の３自由度と回転移動の３自由度からなる６自由度において第２のＭＭＳ車両の走行軌跡を補正することができる。

また、特徴物対応付け部１０３により水平方向に連続する点群で表される地物（区画線、路肩縁、道路標示等）について特徴点ペアが生成された場合に、走行軌跡補正部１０５は、当該特徴点ペアのずれ量に基づき、走行ルート上の道路の横断方向での第２のＭＭＳ車両の走行軌跡を補正するようにしてもよい。
また、特徴物対応付け部１０３により垂直方向に連続する点群で表される地物（標識、円柱状地物、トンネルの出入り口位置、信号機等）について特徴点ペアが生成された場合に、走行軌跡補正部１０５は、当該特徴点ペアのずれ量に基づき、道路の進行方向での第２の車両の走行軌跡を補正するようにしてもよい。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態では、ベース点群データを用いてターゲット点群データを補正する。このため、本実施の形態によれば、三次元点群データ間の座標値のずれを補正することができる。

また、本実施の形態では、対応関係にあるターゲット特徴点とベース特徴点とのずれ量を用いてターゲット走行軌跡を補正し、補正後のターゲット走行軌跡に基づきターゲット点群データを補正する。このため、本実施の形態によれば、高精度にターゲット点群データを補正することができる。

また、本実施の形態では、すれ量が少ないと想定される領域のターゲット地物を優先して抽出する。また、本実施の形態では、対応付けが完了しているベース地物とターゲット地物のずれ量を用いて対応付けが完了していないベース地物とターゲット地物の対応付けを行う。このため、本実施の形態によれば、ベース地物とターゲット地物の対応付けを効率的に行うことができ、この結果、特徴点ペアの生成、ターゲット走行軌跡データの補正、ターゲット点群データの補正を効率的に行うことができる。

更に、本実施の形態では、区画線、路肩縁、道路標示、標識、円柱状地物、停止線、トンネルの出入り口位置、信号機等の様々な地物を用いてターゲット点群データを補正することができる。このため、本実施の形態によれば、高精度にターゲット点群データを補正することができる。

なお、以上では、主にベース特徴点とターゲット特徴点を特徴物として扱う例を説明した。前述のように、これに代えて、ベース地物とターゲット地物のそのものを特徴物として扱うことができる。ベース地物とターゲット地物のそのものを特徴物として扱う場合は、ずれ量算出部１０４が、角度等により、ベース地物とターゲット地物との間のずれを算出することが想定される。例えば、電柱、標識等のポール状の地物をベース地物及びターゲット地物として用いる場合を想定する。この場合に、ベース地物とターゲット地物との間で、ポールの傾きがずれていた場合には、ずれ量算出部１０４は、座標値のずれではなくベクトル化したポールの傾き（角度）のずれを算出する。そして、走行軌跡補正部１０５は、ポールの傾き（角度）のずれに基づいて、ターゲット走行軌跡を補正する。また、このようにベース地物とターゲット地物のそのものを特徴物として扱う場合は、対応付けが完了しているベース地物とターゲット地物との間の形状の類似性を用いて、他のベース地物とターゲット地物との関係を判定してもよい。図６の例では、対応付けが完了しているベース地物とターゲット地物との位置関係を用いて、他のベース地物とターゲット地物との関係を判定している。これに代えて、対応付けが完了しているベース地物とターゲット地物との間の形状の類似性（例えば、ベクトル化した後の形状（傾き、角度等含む）を用いて、他のベース地物とターゲット地物との関係を判定してもよい。

実施の形態２．
本実施の形態では、主に実施の形態１との差異を説明する。
なお、以下で説明していない事項は、実施の形態１と同様である。

本実施の形態に係るデータ処理装置１００の機能構成例は図１に示す通りである。また、本実施の形態に係るデータ処理装置１００のハードウェア構成例は図２に示す通りである。

本実施の形態では、ベース点群データの例として、再計測が不要な点群データであるリファレンス点群データを用いる。
リファレンス点群データも第１の三次元点群データに相当する。
ベース点群データの代わりにリファレンス点群データを用いる点を除いて、データ処理装置１００の動作は実施の形態１に示したものと同じである。

本実施の形態では、再計測が不要な精度のよいリファレンス点群データを利用してターゲット走行軌跡データ及びターゲット点群データを補正する。このため、本実施の形態によれば、高精度に補正されたターゲット走行軌跡データ及びターゲット点群データを生成することができる。

また、リファレンス点群データを用いることで、補正後のターゲット点群データに衛星不可視区間で積算された位置誤差が残留することがなく、高精度なターゲット点群データを得ることができる。

以上、実施の形態１及び２を説明したが、これら２つの実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。
あるいは、これら２つの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。
あるいは、これら２つの実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
また、これら２つの実施の形態に記載された構成及び手順を必要に応じて変更してもよい。

＊＊＊ハードウェア構成の補足説明＊＊＊
最後に、データ処理装置１００のハードウェア構成の補足説明を行う。
図２に示すプロセッサ９０１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。
プロセッサ９０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等である。
図２に示すメモリ９０２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
図２に示す補助記憶装置９０３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等である。
図２に示す通信装置９０６は、データの通信処理を実行する電子回路である。
通信装置９０６は、例えば、通信チップ又はＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）である。

また、補助記憶装置９０３には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。
そして、ＯＳの少なくとも一部がプロセッサ９０１により実行される。
プロセッサ９０１はＯＳの少なくとも一部を実行しながら、データ取得部１０１、地物抽出部１０２、特徴物対応付け部１０３、ずれ量算出部１０４、走行軌跡補正部１０５、点群データ補正部１０６及び出力部１０７の機能を実現するプログラムを実行する。
プロセッサ９０１がＯＳを実行することで、タスク管理、メモリ管理、ファイル管理、通信制御等が行われる。
また、データ取得部１０１、地物抽出部１０２、特徴物対応付け部１０３、ずれ量算出部１０４、走行軌跡補正部１０５、点群データ補正部１０６及び出力部１０７の処理の結果を示す情報、データ、信号値及び変数値の少なくともいずれかが、メモリ９０２、補助記憶装置９０３、プロセッサ９０１内のレジスタ及びキャッシュメモリの少なくともいずれかに記憶される。
また、データ取得部１０１、地物抽出部１０２、特徴物対応付け部１０３、ずれ量算出部１０４、走行軌跡補正部１０５、点群データ補正部１０６及び出力部１０７の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、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等の可搬記録媒体に格納されていてもよい。そして、データ取得部１０１、地物抽出部１０２、特徴物対応付け部１０３、ずれ量算出部１０４、走行軌跡補正部１０５、点群データ補正部１０６及び出力部１０７の機能を実現するプログラムが格納された可搬記録媒体を流通させてもよい。

また、データ取得部１０１、地物抽出部１０２、特徴物対応付け部１０３、ずれ量算出部１０４、走行軌跡補正部１０５、点群データ補正部１０６及び出力部１０７の「部」を、「回路」又は「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。
また、データ処理装置１００は、処理回路により実現されてもよい。処理回路は、例えば、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）である。
この場合は、データ取得部１０１、地物抽出部１０２、特徴物対応付け部１０３、ずれ量算出部１０４、走行軌跡補正部１０５、点群データ補正部１０６及び出力部１０７は、それぞれ処理回路の一部として実現される。
なお、本明細書では、プロセッサと処理回路との上位概念を、「プロセッシングサーキットリー」という。
つまり、プロセッサと処理回路とは、それぞれ「プロセッシングサーキットリー」の具体例である。

１００ データ処理装置、１０１ データ取得部、１０２ 地物抽出部、１０３ 特徴物対応付け部、１０４ ずれ量算出部、１０５ 走行軌跡補正部、１０６ 点群データ補正部、１０７ 出力部、９０１ プロセッサ、９０２ メモリ、９０３ 補助記憶装置、９０４ 入力装置、９０５ 表示装置、９０６ 通信装置。

Claims (12)

1. 第１の走行ルートの走行時の第１の車両の時刻ごとの位置が時系列に連結されてなる走行軌跡である第１の車両走行軌跡と前記第１の車両の前記第１の走行ルートの走行時にセンサ計測により生成され、前記第１の走行ルートの周囲に存在する複数の地物が表された第１の三次元点群データとを含む第１の計測データと、
   前記第１の走行ルートと同じ又は前記第１の走行ルートに近接する第２の走行ルートの走行時の第２の車両の時刻ごとの位置が時系列に連結されてなる走行軌跡である第２の車両走行軌跡と前記第２の車両の前記第２の走行ルートの走行時にセンサ計測により生成され、前記第２の走行ルートの周囲に存在する複数の地物が表された第２の三次元点群データとを含む第２の計測データとを取得するデータ取得部と、
   前記第１の三次元点群データに表されるそれぞれの地物に対して、前記第２の三次元点群データから、座標値が近接する同一種類の地物を同一の地物として抽出し、
   前記第１の三次元点群データから抽出した地物から得られる特徴物である第１の特徴物と、前記第２の三次元点群データから抽出した第１の特徴物と同一の地物から得られる特徴物である第２の特徴物とを特徴物ペアとして対応付け、
   前記第１の三次元点群データと前記第２の三次元点群データとから、前記第１の走行ルートと前記第２の走行ルートの周囲に存在する複数の特徴物ペアを生成する特徴物対応付け部と、
   前記特徴物ペアごとに、前記特徴物ペアの間のずれ量を算出するずれ量算出部と、
   前記ずれ量算出部の算出した複数のずれ量と前記第２の計測データとに基づき、前記第２の車両走行軌跡を補正する走行軌跡補正部と、
   補正後の前記第２の車両走行軌跡に基づき、前記第２の三次元点群データを補正する点群データ補正部と
   を備えるデータ処理装置。
2. 前記特徴物対応付け部は、
   前記第２の三次元点群データ内のずれ量が少ないと想定される領域を優先して、前記第１の三次元点群データに表される地物と同一の地物を抽出する請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記特徴物対応付け部は、
   前記第１の三次元点群データに表される地物に対して前記第２の三次元点群データから同一の地物を抽出した場合に、前記第１の三次元点群データに表される地物と前記第２の三次元点群データから抽出された同一の地物との間の位置関係または形状の類似性を用いて、前記第１の三次元点群データに表される他の地物に対して、前記第２の三次元点群データから同一の地物を抽出する請求項２に記載のデータ処理装置。
4. 前記走行軌跡補正部は、
   前記特徴物対応付け部により水平方向に連続する点群で表される地物について特徴物ペアが生成された場合に、当該特徴物ペアのずれ量に基づき、道路の横断方向での前記第２の車両走行軌跡を補正し、
   前記特徴物対応付け部により垂直方向に連続する点群で表される地物について特徴物ペアが生成された場合に、当該特徴物ペアのずれ量に基づき、前記道路の進行方向での前記第２の車両走行軌跡を補正する請求項１に記載のデータ処理装置。
5. 前記走行軌跡補正部は、
   並進移動の３自由度と回転移動の３自由度からなる６自由度において前記第２の車両の走行軌跡を補正する請求項１に記載のデータ処理装置。
6. 前記第１の三次元点群データが、再計測が不要な点群データである請求項１に記載のデータ処理装置。
7. 前記地物は破線区画線であって、前記第１の特徴物及び前記第２の特徴物の各構成点は点列をなし、
   前記特徴物対応付け部は、
   前記破線区画線に対応する地物の前記第１の特徴物の各構成点から前記第２の特徴物の点列に対して垂線を引き、当該垂線との交点に該当する点を前記破線区画線に対応する地物の前記第２の特徴物の構成点として抽出して、前記第１の特徴物の構成点と抽出した前記第２の特徴物の構成点とを特徴点ペアとして対応付ける請求項１に記載のデータ処理装置。
8. データ処理装置は、更に、
   前記第１の三次元点群データ及び第２の三次元点群データにそれぞれ表される区画線、路肩縁、標識、道路標示、円柱状地物を含む種類の異なる地物を構成する点群を、前記特徴物対応付け部による前記特徴物ペアの生成に用いられる地物としてそれぞれ抽出する地物抽出部を備え、
   前記特徴物対応付け部は、
   着目している領域にある前記第２の三次元点群データから抽出した地物の種類を識別して、当該着目している領域において想定されるずれの最大量の範囲で、前記第１の三次元点群データから抽出した地物と同一種類でサイズまたは属性が同一の地物を検索し、
   地物の種類が標識であれば当該サイズは標示面の幅、高さを含み、地物の種類が円柱状地物であれば当該サイズは円柱の直径、高さを含み、地物の種類が標識であれば当該属性は標識が速度制限標識であるか案内であるかの区別を含み、
   地物の種類が区画線、路肩縁であれば、区画線、路肩縁の構成点が判明している場合は構成点を利用して対応付けを行い、区画線、路肩縁の構成点が判明していない場合は線としての位置合わせを実施する請求項１、請求項３及び請求項７のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
9. 前記特徴物対応付け部は、
   着目している領域にある前記第２の三次元点群データから抽出した円柱状地物がポール状である場合、地物の形状をベクトル化した後の傾き、角度を含む形状を用いて地物を抽出する請求項８に記載のデータ処理装置。
10. 前記地物抽出部は、
    前記第１の走行ルート及び前記第２の走行ルートの各々の道路の横断方向に連続する点群を取得し、当該点群の反射強度に変化がある箇所を区画線の候補点とし、当該候補点が道路の進行方向に連続する場合に、区画線の点群として抽出し、
    前記第１の走行ルート及び前記第２の走行ルートの各々の道路の横断方向に連続する点群を取得し、当該点群の高度情報に変化がある箇所を路肩縁の候補点とし、当該候補点が道路の進行方向に連続する場合に、路肩縁の点群として抽出し、
    前記第１の車両走行軌跡及び前記第２の車両走行軌跡について、各走行軌跡よりも既定値以上高い位置に取得された点群について、距離の近い点同士をクラスタとしてグループ化し、当該クラスタを平面近似して標識の点群として抽出し、
    前記第１の走行ルート及び前記第２の走行ルートの各々の道路の横断方向に連続する点群を取得し、当該点群の反射強度に変化がある箇所を道路標示の候補点とし、事前に抽出した区画線点列の付近で取得された候補点は道路標示の候補点からは除外し、道路標示の候補点のうち位置の近い点同士をクラスタとしてグループ化し、グループ化により得られた点群を道路標示の点群として抽出し、
    点群を水平方向のメッシュに投影し、メッシュパターンと円柱状地物のテンプレートパターンとを比較し、メッシュパターンと円柱状地物のテンプレートパターンとの一致度が高い場合に、当該点群を円柱状地物の点群として抽出する請求項８に記載のデータ処理装置。
11. コンピュータが、第１の走行ルートの走行時の第１の車両の時刻ごとの位置が時系列に連結されてなる走行軌跡である第１の車両走行軌跡と前記第１の車両の前記第１の走行ルートの走行時にセンサ計測により生成され、前記第１の走行ルートの周囲に存在する複数の地物が表された第１の三次元点群データとを含む第１の計測データを取得し、
    前記コンピュータが、前記第１の走行ルートと同じ又は前記第１の走行ルートに近接する第２の走行ルートの走行時の第２の車両の時刻ごとの位置が時系列に連結されてなる走行軌跡である第２の車両走行軌跡と前記第２の車両の前記第２の走行ルートの走行時にセンサ計測により生成され、前記第２の走行ルートの周囲に存在する複数の地物が表された第２の三次元点群データとを含む第２の計測データを取得し、
    前記コンピュータが、前記第１の三次元点群データに表されるそれぞれの地物に対して、前記第２の三次元点群データから、座標値が近接する同一種類の地物を同一の地物として抽出し、
    前記コンピュータが、前記第１の三次元点群データから抽出した地物から得られる特徴物である第１の特徴物と、前記第２の三次元点群データから抽出した第１の特徴物と同一の地物から得られる特徴物である第２の特徴物とを特徴物ペアとして対応付け、
    前記コンピュータが、前記第１の三次元点群データと前記第２の三次元点群データとから、前記第１の走行ルートと前記第２の走行ルートの周囲に存在する複数の特徴物ペアを生成し、
    前記コンピュータが、前記特徴物ペアごとに、前記特徴物ペアの間のずれ量を算出し、
    前記コンピュータが、算出された複数のずれ量と前記第２の計測データとに基づき、前記第２の車両走行軌跡を補正し、
    前記コンピュータが、補正後の前記第２の車両走行軌跡に基づき、前記第２の三次元点群データを補正する
    データ処理方法。
12. 第１の走行ルートの走行時の第１の車両の時刻ごとの位置が時系列に連結されてなる走行軌跡である第１の車両走行軌跡と前記第１の車両の前記第１の走行ルートの走行時にセンサ計測により生成され、前記第１の走行ルートの周囲に存在する複数の地物が表された第１の三次元点群データとを含む第１の計測データと、
    前記第１の走行ルートと同じ又は前記第１の走行ルートに近接する第２の走行ルートの走行時の第２の車両の時刻ごとの位置が時系列に連結されてなる走行軌跡である第２の車両走行軌跡と前記第２の車両の前記第２の走行ルートの走行時にセンサ計測により生成され、前記第２の走行ルートの周囲に存在する複数の地物が表された第２の三次元点群データとを含む第２の計測データとを取得するデータ取得処理と、
    前記第１の三次元点群データに表されるそれぞれの地物に対して、前記第２の三次元点群データから、座標値が近接する同一種類の地物を同一の地物として抽出し、
    前記第１の三次元点群データから抽出した地物から得られる特徴物である第１の特徴物と、前記第２の三次元点群データから抽出した第１の特徴物と同一の地物から得られる特徴物である第２の特徴物とを特徴物ペアとして対応付け、
    前記第１の三次元点群データと前記第２の三次元点群データとから、前記第１の走行ルートと前記第２の走行ルートの周囲に存在する複数の特徴物ペアを生成する特徴物対応付け処理と、
    前記特徴物ペアごとに、前記特徴物ペアの間のずれ量を算出するずれ量算出処理と、
    前記ずれ量算出処理により算出された複数のずれ量と前記第２の計測データとに基づき、前記第２の車両走行軌跡を補正する走行軌跡補正処理と、
    補正後の前記第２の車両走行軌跡に基づき、前記第２の三次元点群データを補正する点群データ補正処理と
    をコンピュータに実行させるデータ処理プログラム。

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