JPH04141782A

JPH04141782A - 道路中心線作成装置及び方法

Info

Publication number: JPH04141782A
Application number: JP2265368A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kobayashi; 雄二小林; Hitoshi Saito; 仁斉藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1990-10-03
Filing date: 1990-10-03
Publication date: 1992-05-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、道路中心線作成装置、特に地図情報処理シス
テムにおける地図データの図形情報入力から道路中心線
を形成する道路中心線作成装置及び方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、２本線道路の中心線の位置情報を入力する方法と
して、ディジタイザを用いた人手によって入力していた
。

すなわちディジタイザ上に図面を貼り、入力しようとす
る図形の２本線道路の中心線に沿ってカーソルを移動さ
せながら、図形上の点列を指定してゆき、たとえば２本
線道路の中心線が第２３図（ａ）に示すような曲線の場
合、Ｘ印で示す点を順に入力することにより、計算機に
第２３図（ｂ）の折れ線で近似された図形が入力できる
。

また、第２の従来例として画像中の平行線領域を抽出し
て中心線を求める方法がある。第２４図を参照して第２
の従来例を説明する。この方法においては、道路として
の平行線を抽出する際に、平行線の定義を与える必要が
ある。平行線の定義としては、例えば、２つの条件があ
り、条件１としてｉ　＞ｋ　−ｄ　（ｋ＞１）ここにｌ
は、平行線の長さ、ｋは、パラメータである。条件２は
、平行線の内側は、空白であるとの条件である。この２
つの条件を満足するものが道路を表わすものとして、抽
出されることになる。

その後、この平行線として抽出されたデータを使用して
道路中心線を求めるようになっている（電子情報通信学
会論文誌　１９８９／４　Ｖｏｌ　１７２−Ｄｌｌ　Ｎ
ｏ、４　Ｐ５４７〜Ｐ５５３）。

次に、第２５図を参照して第３の従来例を説明する。こ
の第３の従来例では原画像をベクトル化し平行なベクト
ルの組を使って芯線を求め、道路中心線を求める方法が
述べられている（電子情報通信学会論文誌　１９８５／
２　Ｖｏｌ　１６８−Ｄ−Ｎｏ、２　Ｐ１５３〜ＰＩ６
０）。この方法によれば、まず地図上の図形の周りを時
計方向に追跡し、ベクトル化して輪郭線りが形成される
。次に、輪郭線りの中から一本の輪郭線Ｖを取り出し、
ベクトル■の左側に近接して、かつ平行して存在し、方
向が逆のベクトルＷを探す。

そして、ベクトルｖ１Ｗをペアベクトルとし、その中心
に道路中心線を発生させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記した従来の技術によれば、次のような
問題点がある。

すなわち、第１の従来技術によれば、ディジタイザによ
る入力は多大な労力を要し、入力誤差も大きく、入力漏
れのおそれが生じる。

また、自動的に位置情報を抽出する従来技術の第２例で
は、道路平行線の判別がつきにくい疑似的な線が生じた
場合、抽出不良が生じる。

すなわち、第２の例によれば、上述したように第１の条
件と第２の条件との２つの条件を満した場合だけ平行線
として抽出するようになっているため、たとえば、第２
１図の丸印Ａ中に示すように道路中に立体交差がある場
合に第２の条件である内部が空白であるという条件を満
たさないので道路であるにもかかわらず道路として抽出
されないこととなり、抽出不良が生じる。

さらに、自動的に位置情報を抽出する従来技術の第３例
によれば、東２２図の丸印Ｂ中に示すように、図形自身
のとぎれが生じた場合に輪郭線■、Ｗが形成され得ず道
路中心線が求められないので処理が中断される。

本発明は上記諸問題に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、道路と、道路以外を区別して閉領域を
形成してあらかじめ道路を確定することで迅速に道路中
心線を作成することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を有する本発明は、道路を表示する領域を２本
の平行線で表示する道路地図に基づいて、道路を表示す
る領域の縦断中心線の位置情報を求める道路中心線作成
装置であって、前記道路手段を表示する２本の平行線の
線切れ部、閉じられていない道路端部及び道路地図の境
界部の開部分を接続して道路以外の領域を閉領域化する
閉領域形成手段と、前記道路を表示する領域内情報を、
前記閉領域形成手段によって形成された閉領域内の情報
と異なる情報で表示しかつ、その情報を変換させるデー
タ変換装置と、データ変換装置によって変換された道路
領域表示データを一画素単位のデータに細線化処理する
細線化手段と、前記細線化したデータについて画素同志
のつながりを追跡して位置を記録してベクトル化するベ
クトル化手段とを有する。

また、他の発明では、図面読み取り装置で読み取られた
道路地図を一画素単位のデータに細線化し、細線化され
た一画素単位のデータについて、画素同士のつながりを
追跡し、座標を記録してベクトル化し、道路と道路以外
を区別して、道路領域以外を閉領域として形成し、閉領
域内をぬりつぶして表示内容を変換し、その領域を一画
素単位まで細線化して道路中心線を求め、細線化したデ
ータについて画素同士のつながりを追跡して画素位置を
記録してベクトル化する。

さらに、他の方法では、道路を表示する領域を２本の平
行線で表示する道路地図に基づいて、道路を表示する領
域の縦断中心線の位置情報を求める道路中心線作成装置
であって、前記道路手段を表示する２本の平行線の線切れ部、閉じ
られていない道路端部及び道路地図の境界部の道路の開
部分を接続して道路領域を閉領域化する閉領域形成手段
と、前記道路以外を表示する領域内情報を、前記道路の閉領
域形成手段によって形成された閉領域内の情報と異なる
情報で表示する表示制御装置と、表示制御装置によって
表示された道路領域表示データを一画素単位のデータに
細線化処理する細線化手段と、前記細線化したデータについて画素同士のつながりを追
跡し、画素位置を記録してベクトル化するベクトル化手
段とを有する。

また、図面読み取り装置で読み取られた道路地図を一画
素単位のデータに細線化し、細線化された一画素単位の
データについて、画素同士のつながりを追跡し、画素位
置を記録してベクトル化し、道路と道路以外を区別して
、道路領域を閉領域として形成し、閉領域内をぬりつぶ
して表示し、その領域を一画素単位まで細線化して道路
中心線を求め、細線化したデータについて画素同士のつ
ながりを追跡して画素位置を記録してベクトル化する。

〔作用〕

上記目的を有する本発明によれば、２本の平行線で書か
れた道路を有する道路地図において、道路と道路以外を
区別して、閉領域を形成し、閉領域内の塗りつぶし手段
によって塗りつぶされた領域を反転させ、道路中心線を
求めるため道路領域を一画素になるまで細線化する細線
化された道路中心線に関してベクトル化を図る。

このように、道路と道路以外の領域を識別するために閉
領域を形成して道路を確定してから次の作業を行なうの
で閉領域化不良箇所が修正箇所として明確化され、修正
箇所の発見を容易にし、修正作業が迅速になる。

〔実施例〕

以下、本発明の道路作成装置の一実施例を図面を参照し
て説明する。第１図は、本発明の道路中心線作成装置の
ブロック図である。

ＣＰＵｌ０には、例えば、光学的に地図から図形を読み
取る図面読み取り部１と、読み取られた図形を一画素に
なるまで細線化する細線化部２と、細線化を行なった中
心線について、端点、分岐点、交差点を終始点として、
線セグメントを形成し、各線セグメントの点列位置につ
いて座標を記録する、いわゆる、ベクトル化を行うベク
トル化部３と、ベクトル化部３によってベクトル化され
たデータによって道路と、道路以外を区別し、道路以外
の領域を閉領域として形成する閉領域形成部４と、閉領
域形成部４によって形成された閉領域内をぬりつぶすぬ
りつぶし部５とが夫々接続されている。

次に、第２図のフローチャートを用いて、本発明の道路
中心線作成装置の動作を説明する。

まず、２線表記された地図図面を例えば、光学的に図面
読み取り部１で読み取り、第３図に示すような画像をイ
メージデータとして蓄える（ステップ１００）。次に、
図面読み取り部１で読み取ったイメージデータを細線化
部２によって線の太さが一画素になるまで細くし、第４
図に示すような画像を得る（ステップ１０１）。ここで
細線化については代表的な方法としてＨｉｌｄｉｔｃｈ
の方法がある（デジタル画像処理工学　日刊工業新聞社
刊参照）。

次に、ベクトル化部３を用いて端点、分岐点、交差点を
終始点とする線セグメントの各点列を追跡し、点列位置
の座標を記録化してベクトル化する（ステップ１０２）
。

次に、閉領域形成部４を用いて道路と、道路以外を区別
し、道路以外の領域が閉領域となるように閉領域化する
（ステップ１０３）。

ここで、第６図に示すブロック図を参照して閉領域形成
部４を説明する。閉領域形成部４は道路端点抽出部３１
と境界間ベクトル抽出部３２、とぎれ抽出部３３及び端
点間接続部３４とからなる。

道路端点抽出部３１は次のように動作する。第７図及び
第８図を参照して説明する。まず例えば、第４図中の道
路端点領域２５内にある検査ベクトル１７の端点Ａから
半径ｒｄの円内に端点をもつ近傍ベクトル１５．１６．
１８のうち、検査ベクトル１７と平行なベクトルを抽出
する。第８図においては、検査ベクトル１７と、平行な
ベクトルとして検査ベクトル１５と検査ベクトル１８と
が抽出される。

次に、検査ベクトル１７の端点Ａから検査ベクトル１８
の端点Ｂと、検査ベクトル１５の端点りを線１　　、ｌ
　　によって結び、その線１　．１と、ベクトル１７と
のなす角が直角であるもの、すなわち、検査ベクトル１
８を平行ベクトルとして抽出して道路端点Ａ、Ｂを抽出
する（ステップ１１１）。

次に、とぎれ部抽出部１３において第４図中の地図上の
線切れによるとぎれ部、例えば、符号２９．３０で示さ
れる部分を抽出する。

その抽出を第９図を参照して説明すると、線切れ部Ｆか
ら半径ｒ　１中心角θの扇型の接続点種索領域を設け、
その領域内をサーチし、接続点Ｆを抽出する（ステップ
１１２）。

次に、領域境界間ベクトル抽出部１２においては、境界
部の開領域を抽出する。開領域は、細線化され、ベクト
ル化された線を追跡し、まず、始点、終点とも境界点で
ある線を抽出する。それについて第４図を用いて具体的
に説明すると、例えば、線ＺＩは、始点Ｐ　１終点Ｐ２
が共に境界点であり、抽出される対象線となる。また、
線Ｚ２に関しては始点Ｐ　から出発して、終点Ｐ４に至
るベクトルを追跡した結果、始点Ｐ　１終点Ｐ４ととも
に境界点にあるため線抽出される対象線となる。このよ
うにすべての線について始点、終点が共に境界点である
ものを抽出する。

その後、それらの始点と終点とを結んで出来た領域を塗
り潰したと仮定したとき、塗り潰し領域が、他の塗り潰
し領域を含まないように、境界点のペアを抽出する。第
４図に示す場合には、ＰｌとＰ　ＳＦ３とＰ４を境界点
のペアとして抽出する。そして、このようにすべての境
界点のペアを抽出する（ステップ１１３）。

その後、端点間接続部１４で、上述した方法で発見され
た接続候補点平行ベクトル１７．１８の端点ＡＳＢと、
道路端点部２３．２４．２５．２６．２７．２８と線切
れ部ＥＦ間に新たなラインを追加する。このように、地
図上の図形のすべての線切れ部やとぎれ部についてライ
ンを追加する。その結果、第４図中の道路端点部２３．
２４．２５．２６．２７．２８の部分が接続され、また
、線とぎれ部２９．３０が接続され、さらに、境界部分
を示す点線部分が接続され、第５図に示すような地図が
形成される。

次に、ぬりつぶし部５によって、閉領域形成部によって
形成された閉領域内をぬりつぶす。

このように閉領域内をぬりつぶすことによって、第１０
図（ａ）に示すような画像が得られる（ステップ１０４
）。

このとき、閉領域内にとぎれ部開放部があれば、閉領域
が形成されずその部分がぬりつぶされることがないので
、空白部として残り、第１２図のような図面が形成され
る。このような空白部は、前述したような道路端点抽出
部３１または、境界開部抽出部３２、とぎれ抽出部３３
によっては道路端点、とぎれ部が見い出さない場合に生
じる。

例えば、とぎれ部抽出部３３によれば■。とθとの条件
によっては端点Ｅが見つからないこともあり、そのよう
な場合に閉領域化されず、空白部として残ることとなる
。

このような空白部が生じたときには、この空白部に注目
し、とぎれ部分や、境界開部分について一つ一つ手作業
により、閉領域を形成する（ステップ１０５）。

その後、得られたイメージを白黒反転させたものが道路
イメージとなる（第１０図（ｂ）参照）（ステップ１０
６）。ここにぬりつぶし部と白黒反転手段によってデー
タ変換手段が構成される。

この道路イメージに対して細線化部２を用いて一画素と
なるまで細線化し、端点、分岐点、交差点を終始点とす
る線セグメントの各点列を追跡し点列位置を記録すべく
、ベクトル化部３をふたたび用いて、道路中心線の位置
情報を求める（ステップ１０８）。

次に本発明の道路中心線作成装置及び作成方法の第２実
施例を説明する。第１実施例と同一の機能を有するもの
については同一の記号を付す。第１３図は、本発明の道
路中心線作成装置の第２実施例のブロック図である。

ＣＰＵＩ　Ｏには、例えば、光学的に地図から図形を読
み取る図面読み取り部１と、読み取られた図形を一画素
になるまで細線化する細線化部２と、細線化を行なった
中心線について、端点、分岐点、交差点を終始点として
、線セグメントを形成し、各線セグメントの点列位置に
ついて座標を記録する、いわゆる、ベクトル化を行うベ
クトル化部３と、ベクトル化部３によってベクトル化さ
れたデータによって道路と、道路以外を区別し、道路以
外の領域を閉領域として形成する閉領域形成部４と閉領
域形成部４によって形成された道路閉領域内をぬりつぶ
すぬりつぶし部５及び画面の色調を部分的に変化させる
ように制御する表示制御部６とが夫々接続される。

次に、第１４図のフローチャートを用いて、本発明の道
路中心線作成装置の動作を説明する。

まず、２線表記された地図図面を、例えば、光学的に図
面読み取り部１で読み取り、第１５図に示すような画像
をイメージデータとして蓄える（ステップ１００）。次
に、図面読み取り部１で読み取ったイメージデータを細
線化部２によって線の太さが一画素になるまで細くし、
第１５図に示すような画像を得る（ステップ１０１）。

次に、閉領域形成部４を用いて道路と、道路以外を区別
し、道路領域が閉領域となるように閉領域化する（ステ
ップ１０３）。その結果、第１７図に示すような画像が
得られる。閉領域形成部４は、第１実施例と同様に道路
端点抽出部３１と境算量ベクトル抽出部３２と、とぎれ
抽出部３３及び端点間接接続部３４とからなり、動作は
第１実施例と同様であり、これによって道路の端部を接
続し、さらに境界間ベクトル及びとぎれ部分を接続する
。

その結果、第１６図中で開部分を示す点線部分が接続さ
れ、第１７図に示すような地図上の道路部分が閉領域化
された画像が形成される。

次に、第１３図中のブロック図中、表示制御部６によっ
て、道路街区境界線４０と道路の内部領域４１と、街区
内領域４２とが夫々３種類の色によって色わけされる。

例えば、街区境界線４０が黒で、道路の内部領域４１が
赤で街区領域４２が黄となるように色わけされるように
制御される（ステップ１０４）。次に、閉領域化された
道路領域内をぬりつぶし部５によって赤でぬりつぶすと
同時に、街区境界線４０を黒で、街区領域を黄で表示す
る（ステップ１０５）。このとき、道路街区境界線４０
の中にとぎれ部４３が残っているとすればぬりつぶしの
段階で街区領域４２も赤でぬりつぶされてしまう（第１
９図参照）。従って、このような場合に、画面をみなが
ら道路部分が閉領域化されていない部分、赤でぬりつぶ
された街区領域４２を見つけ出す。この領域内で境界部
分４０が黒で表われ、他と区別されているため、とぎれ
部４３を発見することが容易となる。このようなとぎれ
部４３を手作業により、接続して完全な閉領域化を行な
う。この道路のイメージに対して再び細線化部２を用い
て一画素となるまで細線化する（ステップ１０６）。そ
の結果、第２０図に示される画像を得る。端点、分岐点
、交差点を終始点とする線セグメントの各点列を追跡し
点列を記録すべ（、ベクトル化部３をふたたび用いて、
道路中心線の位置情報を求める（ステップ１０７）。こ
の方法によれば道路領域内をぬりつぶして細線化するた
め第１実施例に用いた白黒反転を行なう必要がない。

〔発明の効果〕

本発明の道路中心線作成装置によれば、上記したように
閉領域化によって、道路と、道路以外を区別し、あらか
じめ道路を確定させてから道路中心線の抽出を行なうた
め、交差点、分岐点付近での抽出抜けや、抽出不良を起
こさず、２条線道路の中心線を迅速に作成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の道路中心線作成装置のブロック図、
第２図は、本発明の道路中心線作成装置の作動を示すフ
ローチャート、第３図は、地図図面を入力装置で入力し
たイメージデータの一例を示す道路地図、第４図は、細
線化処理を施した道路地図図面、箪５図は、道路地図に
対して、道路と道路以外の領域が閉領域となるように閉
領域化した道路地図、第６図は、閉領域化装置のブロッ
ク図、第７図は、閉領域化の詳細を示すフローチャート
、第８図は、道路端点部抽出の場合の説明図、第９図は
、道路の線切れによるとぎれ部抽出の説明図、第１０図
（ａ）は、閉領域化した結果をぬりつぶした図面、第１
０図（ｂ）は、第１０図（ａ）の画面を反転させた図面
、第１１図は道路中心線を細線化してベクトル化した図
面、第１２図はポリゴン化した後のぬりつぶし工程を示
す説明図、第１３図は、本発明の道路中心線作成装置の
第２実施例のブロック図、第１４図は、本発明の第２実
施例のフローチャート、第１５図は、地図図面を入力装
置で入力したイメージデータの一例を示す道路地図、第
１６図は、細線化処理を施した道路地図図面、第１７図
は、道路地図に対して、道路領域が閉領域となるように
閉領域化した道路地図、第１８図は、閉領域をぬりつぶ
した画像を示す道路地図、第１９図は、道路の線切れに
よるとぎれ部抽出の説明図、第２０図は、道路中心線を
細線化してベクトル化した図面、第２１図及び第２２図
は、従来技術による地図を表わす図面、第２３図はディ
ジタイザを用いた入力法を示す説明図、第２４図及び第
２５図は従来技術による中心線作成方法を示す説明図で
ある。１・・・図面読み取り部、２・・・細線化部、３・・・
ベクトル化部、４・・・閉領域形成部、５・・・ぬりつ
ぶし部、１１・・・道路端点部抽出部、１２・・・境界
開ベクトル抽出部、・・とぎれ部抽出部、４・・・端点間接続部。

Claims

【特許請求の範囲】１、道路を表示する領域を２本の平行線で表示する道路
地図に基づいて、道路を表示する領域の縦断中心線の位
置情報を求める道路中心線作成装置であって、前記道路手段を表示する２本の平行線の線切れ部、閉じ
られていない道路端部及び道路地図の境界部の開部分を
接続して道路領域以外の領域を閉領域化する閉領域形成
手段と、前記道路を表示する領域内情報を、前記閉領域形成手段
によって形成された閉領域内の情報と異なる情報で表示
しかつ、その情報を変換させるデータ変換装置と、データ変換装置によって変換された道路領域表示データ
を一画素単位のデータに細線化処理する細線化手段と、前記細線化したデータについて画素同士のつながりを追
跡し、画素位置を記録してベクトル化するベクトル化手
段とを有する道路中心線作成装置。２、図面読み取り装置で読み取られた道路地図を一画素
単位のデータに細線化し、細線化された一画素単位のデ
ータについて、画素同士のつながりを追跡し、画素位置
を記録してベクトル化し、道路と道路以外を区別して、
道路領域以外を閉領域として形成し、閉領域内をぬりつ
ぶして表示内容を変換し、その領域を一画素単位まで細
線化して道路中心線を求め、細線化したデータについて
画素同士のつながりを追跡して画素位置を記録してベク
トル化する道路中心線作成方法。３、道路を表示する領域を２本の平行線で表示する道路
地図に基づいて、道路を表示する領域の縦断中心線の位
置情報を求める道路中心線作成装置であって、前記道路手段を表示する２本の平行線の線切れ部、閉じ
られていない道路端部及び道路地図の境界部の道路の開
部分を接続して道路領域を閉領域化する閉領域形成手段
と、前記道路以外を表示する領域内情報を、前記道路の閉領
域形成手段によって形成された閉領域内の情報と異なる
情報で表示する表示制御装置と、表示制御装置によって
表示された道路領域表示データを一画素単位のデータに
細線化処理する細線化手段と、前記細線化したデータについて画素同士のつながりを追
跡し、画素位置を記録してベクトル化するベクトル化手
段とを有する道路中心線作成装置。４、図面読み取り装置で読み取られた道路地図を一画素
単位のデータに細線化し、細線化された一画素単位のデ
ータについて、画素同士のつながりを追跡し、画素位置
を記録してベクトル化し、道路と道路以外を区別して、
道路領域を閉領域として形成し、閉領域内をぬりつぶし
て表示し、その領域を一画素単位まで細線化して道路中
心線を求め、細線化したデータについて画素同士のつな
がりを追跡して画素位置を記録してベクトル化する道路
中心線作成方法。