JPH07287750A - 地図を表す線分データから道路領域を認識する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 道路部分を抽出認識する率を大幅に向上でき
るようにする 【構成】 市街地図を表現する線分データの集合から道
路を認識する際に、各線分を１枚の塀板と仮定するとと
もに、上記仮定した塀板の見え方画像を作り、次いで、
上記見え方画像で道路幅条件を満たす左右の塀の対から
なる領域を定め、その領域を現視点から認識できる（部
分）道路領域とし、かつ塀と塀の間に道路幅条件を満た
す空隙があれば、そこを交差点候補として順次追跡いく
ようにすることにより道路領域を芋づる式に（部分）検
出することができるようにして、局所的な条件の不具合
を良好にカバーすることにより、必ずしも平行な線分か
らなっているとは言えない道路部分までも抽出認識する
ことができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地図を表す線分データか
ら道路領域を認識する方法に関し、特に、紙地図等を電
子データベース化する場合に、線分化された地図データ
から道路領域を抽出して認識する方法に用いて好適な方
法である。

【０００２】

【従来の技術】従来、線分地図データからの道路認識に
関しては、人間がディジタイザー等を用いて道路部分を
なぞったり、道路側端点列を指定する方式を用いたり、
あるいは自動認識装置等を用いている。上記自動認識装
置の場合、平行な線分の端点を距離、方向を考慮して追
跡するものが主流である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術のう
ち、人間が地図上の道路部分をトレースする方法は多大
の時間と労力を要するという問題点がある。また、平行
線分の端点の距離や方向を追跡して道路を認識する方法
は、線分データの位置や方向を局部的に調べ、その局部
的な状態から次に進むべき線分／方向を決定するように
しているために、線分データに断点やかすれ等が有り、
品質があまり良くないデータの場合、認識プログラムが
正常に機能しない場合が多く、認識率が上がらない問題
があった。

【０００４】本発明は上述の問題点にかんがみ、見え方
という大局的なアプローチ方法を採用することにより、
局所的な条件の不具合をカバーして、必ずしも平行な線
分からなっているとは言えない道路部分まで抽出認識で
きるようにして、認識率を大幅に向上できるようにする
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の地図を表す線分データから道路領域を認識す
る方法は、地図を表現している線分データの集合から、
少なくとも一端が開放の平行線分対をみつけ、その中心
線分を視線ベクトルとみなす第１の処理と、上記第１の
処理により求めた視線ベクトルの一端を視点として、上
記視線ベクトルの方向に規定領域を設定し、上記規定領
域内の可視線分をリストアップする第２の処理と、上記
第２の処理により求めた可視線分をそれぞれが１枚の塀
板と仮定するとともに、上記塀板の辺の線分データを用
いて、上記塀板を所定の位置から見た情景を立体的に表
現した模擬情景画像を生成する第３の処理と、上記第３
の処理で求めた模擬情景画像における上記塀板の辺の見
え方に基づいて道路側端線分列を定めるとともに、その
中心線分を道路中心線分として求める第４の処理とを具
備している。

【０００６】また、本発明の他の特徴とするところは、
上記模擬情景画像をピンホールカメラの原理を用いて作
成するようにしている。

【０００７】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記側端線分列の間に、規定長さ範囲の空隙があれ
ば交差点候補として、次に、上記交差点候補から、上記
視線ベクトルの方向に規定領域を設定し、上記規定領域
内の可視線分をリストアップする処理と、上記の処理に
より求めた可視線分をそれぞれが１枚の塀板と仮定する
とともに、上記塀板の辺の線分データを用いて、上記塀
板を所定の位置から見た情景を立体的に表現した模擬情
景画像を生成する処理と、上記の処理で求めた模擬情景
画像における上記塀板の辺の見え方に基づいて道路側端
線分列を定めるとともに、その中心線分を道路中心線分
として求める処理を繰り返すことにより、芋づる式に道
路線分を抽出していくようにしている。

【０００８】

【作用】本発明は、通常は２次元図形でしかない地図線
分データを、各線分が高さ一定の塀板であると仮定する
ことにより、３次元的な物体として扱うようにしている
ので、普段人間が街角で見慣れているような見え方画像
を構成することが可能となる。これにより、そのような
情景から人間が道路を認識判断しているのと類似の論理
を適用することができるようになり、道路部分を認識す
る確率を大幅に向上することが可能になる。

【０００９】

【実施例】次に、添付図面を参照して本発明の地図を表
す線分データから道路領域を認識する方法の一実施例を
説明する。図１は本発明方法を実施するための道路領域
認識装置の一例を示すブロック図、図２〜図１５は、本
実施例の認識方法を説明するためのフローチャートを示
し、図１６〜図２４は線分認識が行われる様子を示す図
である。

【００１０】先ず、本実施例の発明方法を実施するため
の道路領域認識装置の概略構成を説明する。図１の構成
図に示したように、本実施例の道路領域認識装置は、線
分データ入力部１、データ処理部２、プログラム記憶部
３、画像データ記憶部４、操作部５、表示装置６、出力
装置７によって構成されている。

【００１１】線分データ入力部１は、例えば、地図を表
現している線分データを道路領域認識装置内に取り込む
ために設けられているものであり、例えば、スキャナに
より構成されている。また、データ処理部２は線分デー
タ入力部１から入力された線分データの集合から道路領
域を認識する処理を行うためのものであり、ＣＰＵによ
り構成されている。

【００１２】プログラム記憶部３は、データ処理部２で
行う認識処理のプログラムを格納するために設けられて
いるものであり、また、画像データ記憶部４は線分デー
タ入力部１によって取り込まれた線分データを格納する
ために設けられているものである。

【００１３】操作部５は、例えば、キーボードによって
構成されているものであり、データ処理部２に必要な処
理を行わせるための命令を入力するために設けられてい
るいるものである。また、表示装置６はデータ処理部２
で行う処理の手順や結果を表示するためのものであり、
例えば、ＣＲＴにより構成されている。さらに、出力装
置７はデータ処理部２で処理した結果を紙等の媒体に出
力するために設けられている装置である。

【００１４】次に、本実施例で対象とする線分地図デー
タについて説明する。本実施例で対象とするのは、大縮
尺と呼ばれる１／２５００以下の市街地図データをスキ
ャナー等で読み取った後でデータ化した線分データであ
る。なお、以下の説明では、［点］も長さ０の線分とし
て扱う。

【００１５】このような線分データがＮ個ある線分デー
タの集合が与えられるものとする。そして、各線分の幅
は１で、２次元の始点、終点座標があるとする。なお、
これらの線分はかならずしも接続しておらず、また方向
も微妙に異なっていることがある。したがって、必要な
ら前処理を行って、各線分は接続するなら端点でのみ接
続しているものと仮定する。

【００１６】次に、本実施例における［道路］の定義に
ついて説明する。先ず、問題になるのは、［道路］をど
う定義／表現するかである。以下に、２つの定義を示
す。なお、定義２の道路は定義１の道路データを用い
て、若干の処理を行えば構成できるから、ここでは定義
１を採用する。

【００１７】本実施例における定義１の「道路」とは、
次に定義する「道路成分」が連結した複合図形である。
ここで、「連結している」とは、道路成分の少なくとも
１つの端点が、他の少なくとも１つの道路成分の端点と
規定距離以内にあることを言う。

【００１８】また、「道路成分」とは、幅が道路幅の最
小、最大に対応するＷｍｉｎ以上でＷｍａｘ以内、長さ
がＬｍｉｎ以上の仮想矩形である。そして、長さ方向の
両端辺の少なくとも１つは実データ線分との対応が無い
開放矩形であり、かつ幅方向の両端辺のいずれもが規定
距離以内に実線分が存在し、更にこの矩形の内部には規
定長さ以内の微小線分か、矩形の長さ方向と方向角偏差
ＡＣ以内のほぼ平行な線分のみを含むものをいう。

【００１９】このような「道路成分」を矩形の中心線分
を表す「道路線分」と、矩形の幅を表す「道路幅」Ｗで
代表させる。なお、連結をたどって他の任意の道路成分
に到達できないものは道路成分ではない。

【００２０】一方、道路の定義２における道路とは、幅
が道路幅の最大最小に対応するＷｍｉｎ以上でＷｍａｘ
以下の、少なくとも一端が開放のほぼ平行な線分対であ
るものとする。そして、交差点は相異なる線分対の交差
部分あるいは接触／接続部分であるものとする。

【００２１】ところで、「道路」の定義は種々考えられ
るが、定義１は、道路を仮想矩形の連結図形としてモデ
ル化したものであり、定義２は道路側端形状を重視した
定義である。本実施例では、上述したように先ず定義１
を採用する。したがって、問題は実線分のデータ集合か
ら、上記の条件を満たす「道路線分」のネットワークを
構築することである。

【００２２】本実施例で提案するのは、人間が市街地の
道路を歩く時と類似の情景画像を作成して、この情景画
像中の線分特性を用いて、道路成分の認識を芋づる式に
実行する方法であり、具体的には次のようなモデルであ
る。

【００２３】すなわち、第１に、道路の一部とある程度
の確信をもって言える出発地点と進行方向を決定する。
第２に、本実施例のキー概念の１つとして、次の仮定を
置く。第１の仮定：「入力データ線分のそれぞれを、高
さが一定の１枚の塀板と仮定する。」第２の仮定：「視
点の高さも一定と仮定する。」

【００２４】このように仮定すると、出発地点から進行
方向を見た「塀の見え方画像」を計算できる。道路領域
にいるなら、左右の塀が（断点はあるかもしれないが）
無限遠点に向かって伸びている情景が現れる。また、行
き止まりであるなら、前方に塀がほぼ水平に近い形で見
えることになる。

【００２５】第３に、このような塀の見え方画像の線分
特性を利用して、視点から見えており、かつ規定の道路
幅範囲を満足する左右の道路側端線分列を求め、道路中
心線分と道路幅を決定する。第４に、左右の道路側端線
分の最遠点が開放状態であればもっと先へ進める可能性
があるから、そこを交差点の一種として登録する。また
左右の道路側端線分列間に道路幅範囲の空白部分があれ
ば、交差点候補として登録する。第５に、交差点候補で
登録されたものがあれば、それを新たな出発地点、進行
方向データとして採用し、上記の第１→第４の処理を行
う。

【００２６】このような方法により、理想的な場合、１
つの確実な道路部分からそこに連結する全ての道路が芋
づる式に認識できるようになると期待される。ただし、
現状ではそこまで至らず、部分的な道路部分が検出でき
るレベルであるが、全道路を抽出する潜在的な可能性は
有していると考える。

【００２７】以下、上記の方法を具体的に実現する方法
の実施例を説明する。先ず、道路認識処理手順の概要を
説明する。本実施例においては、道路認識処理を次のよ
うな手順で行う。なお、以下の処理は、上述した図１の
データ処理部２により行われる。全体処理を説明するた
めの図２に示したように、処理が開始されるとステップ
Ｓ１において、地図線分データの入力の入力処理が行わ
れ、次に、ステップＳ２に進み、認識条件の設定が行わ
れる。

【００２８】次に、ステップＳ３において入力線分デー
タの前処理／初期化処理が行われるとともに、ステップ
Ｓ４で認識処理を開始する平行線分対の選択処理が行わ
れる。その後、ステップＳ５に進んで該当線分対がある
か否かの判定が行われ、有る場合にはステップＳ６に進
み、上記該当線分対を交差点候補ファイルに登録する処
理が行われる。

【００２９】上記登録処理が終了すると、次に、ステッ
プＳ７において未処理交差点候補が有るか否かの判定が
行われる。この判定の結果、未処理交差点候補が有る場
合にはステップＳ４に戻って上述した処理を再度行う。
また、未処理交差点候補が無い場合には、ステップＳ８
にて所定の道路成分を検出して登録するとともに、ステ
ップＳ９にて交差点候補の抽出および登録を行い、その
後、ステップＳ７に戻る。

【００３０】一方、ステップＳ５の判定の結果、該当線
分が無い場合にはステップＳ１０に進み、全線分につい
て走査が完了したか否かを判定する。そして、この判定
の結果、全ての線分について走査が完了していない場合
にはステップＳ４に戻り、また、全て終了している場合
にはステップＳ１１に進んで後処理を行う。そして、次
のステップＳ１２にて結果を出力して全ての処理を終了
する。

【００３１】以下、各処理の詳細を述べる。先ず、図３
を参照しながら地図線分データの入力処理の詳細を説明
する。入力処理が開始されると、ステップＳ１において
対象とする地図線分データファイルから全線分の始点，
終点座標，線幅データを読み込む処理が行われる。

【００３２】上記読み込み処理が終わると、次に、ステ
ップＳ２において、入力データファイルに格納する処理
が行われる、その後、ステップＳ３にて線分数，線分
ｘ，ｙ座標の最小，最大値を求める処理が行われ、読み
込み処理が終了する。

【００３３】次に、図４を参照しながら認識条件の設定
処理の詳細を説明する。先ず、ステップＳ１にて前処理
条件の設定が行われ、その後、ステップＳ２にて道路認
識条件の設定最小，最大道路幅，最小道路長，平行とみ
なす方向角許容偏差などの道路認識条件の設定処理が行
われる。次に、ステップＳ３にて、後処理条件の設定が
行われて認識条件の設定処理が終了する。

【００３４】次に、図５を参照しながら入力線分データ
の前処理の詳細を説明する。この場合は、ステップＳ１
にて入力線分データの前処理がなされる。これは、線分
を端点のみで連結するようにする処理であり、この処理
が終了すると、次に、ステップＳ２に進み、全線分デー
タをｒｍｄ木を用いた高速検索ファイルに登録する処理
が行われる。

【００３５】次に、図６を参照しながら交差点候補ファ
イルに登録する処理の詳細を説明する。先ず、ステップ
Ｓ１にて未登録データの有無が判断される。上記判断の
結果、未登録データが有る場合はステップＳ２にて登録
追加が有るか否かの判定が行われる。そして、登録追加
が無い場合には、ステップＳ３にて第１データとして登
録する。

【００３６】次に、図７を参照しながら認識処理を開始
する平行線分対を選択する処理の詳細を説明する。先
ず、ステップＳ１にて各線分を順次走査し，未処理線分
の内，規定長以上の線分を選ぶようにする。

【００３７】次に、該当線分の有無をステップＳ２で判
定する。この判定の結果、該当線分が有った場合にはス
テップＳ３にて、該当線分の始点→終点方向の左側に道
路最大幅，前後に規定長延長した矩形領域を想定し，こ
の内部にあるか，またはこの領域に一部がかかる線分を
リストアップする。

【００３８】次に、ステップＳ４に進み、２つ以上の線
分が有るか否かを判断する。上記判断の結果、２つ以上
の線分が有るときには、ステップＳ５にて平行線分対の
選択を行い、最小，最大道路幅内で、該当線分とほぼ平
行ない線分の有無を調べる。そして、有ればその線分対
の中央線上で、該当線分をその直線上にシフトした線分
を求める。

【００３９】次に、ステップＳ６にて開放条件チェック
を行う。これは、ステップＳ５で選択した線分の始点→
終点の延長上、規定距離以内に、これと交差する線分が
ないことを確認するためのものである。次に、ステップ
Ｓ７において、トリガー線分データ作成の線分を視線ベ
クトル、平行線間隔を道路幅とし、１種の交差点データ
とみなしたデータを作成する処理を行う。

【００４０】次に、図８を参照しながら部分道路を認識
する処理の詳細を説明する。先ず、ステップＳ１にて未
処理交差点候補データを取り出すとともに、交差点候補
ファイルから未処理の交差点候補データを取り出し、視
線ベクトルの始点、終点座標、道路幅として設定する。

【００４１】次に、ステップＳ２にて探索領域の設定と
線分のリストアップを行う。これは、視線ベクトルの始
点を基準点とし、視線ベクトルの左右に道路最大幅、前
方に規定距離の矩形領域を想定し、この領域に一部でも
かかる線分を全てリストアップする。

【００４２】次のステップＳ３では、可視線分を求める
処理を行う。これは、視線ベクトルの始点あるいは終点
を視点とみなし、Ｆ２でリストアップした線分の内、こ
の視点から見える線分を求め、半時計方向に並べるもの
である。この処理の結果、可視線分の数と半時計周りの
可視線分の始点、終点の方向角、位置座標の系列が得ら
れる。

【００４３】次のステップＳ４では、見え方図データの
作成処理を行う。これは、先ず、各可視線分の両端座標
を、始点を原点、右９０度方向をｕ軸、終点方向をｖ軸
とする局部座標系（ｕ、ｖ）に変換する処理を行う。次
に、対象線分を高さＨの塀板で、視点の高さがＨＥＹＥ
であると仮定し、ピンホールカメラの原理により線分端
点の見え方画像座標位置（ｘｐ［］、ｙｐ［］）を求め
る。その後、ステップＳ５に進む。

【００４４】ステップＳ５では、見え方線分の特性付け
の作成処理を行う。先ず、見え方線分で、塀板の上辺に
対応する部分の線分を、右下がり、平行、右上がりの３
種に分類する。次に、上記処理で分類した右上がり線分
でｙｐ［］が最小の線分を決定し、その後、半時計周り
でｙｐが最小の右下がり線分を決定する。これらの間に
ｙｐ［］が最小の水平線分があればそれも求めておく。
この処理が終了したら、その後、ステップＳ６に進む。

【００４５】ステップＳ６では、道路右側端候補点列を
決定する処理を行う。これは、右上がり線分または平行
線分のみを対象として、ステップＳ５で選んだｙｐ最小
線分から時計周りに、見え方ｙｐ座標が、その前に選ん
だ線分のｙｐ座標以上の線分のみを選び、その端点座標
を時計周りに順に格納する。なお、最終点は、視点の右
９０度方向で１／２道路幅の点を設定する。これが、道
路右側端候補点列データとなる。

【００４６】次のステップＳ７では、道路左側端候補点
列の決定処理を行う。この場合、ステップＳ６と類似の
方法により、右下がり線分あるいは平行線分を対象とし
て、今度は半時計周りに調べて、道路左側端候補点列を
決定する。

【００４７】次のステップＳ８では、部分道路候補領域
の決定処理を行う。この場合、先ず、右左道路側端候補
点列データそれぞれの順番を反転させ、視点に近いほう
からの点列データに直す処理を行う。次に、道路右側端
候補点列の端点を順に選び、左側端点列データで表され
る線分へ垂線を下ろし、垂線の長さが最小で最大道路幅
条件を満たす領域を求める。さらに、前の処理で求めた
領域で視点から最遠の左右側端点座標と垂線長さの平均
値としての道路幅を求めておく。これで決定されたもの
が、現在の視点から抽出できる部分道路領域である。

【００４８】ステップＳ９では、部分道路中心線分列の
決定処理を行う。これは、先ず、ステップＳ８で求めた
道路左右側端点列座標を視点から近い順にならべ、〔推
定道路幅×１．２〕程度の幅での長方形被覆処理を行
い、各長方形の中心線分を連結して道路中心線分列とす
る。なお、簡易的には、右道路側端点列の各端点から左
側端点列に下ろした垂線の中点を連ねた線分を道路中心
線分列としてもよい。

【００４９】ステップＳ１０では、部分道路データの出
力処理を行う。すなわち、先ず、ステップＳ９で求めた
道路中心線分列と推定道路幅を、部分道路データとして
出力する。なお、道路領域の詳細形状が必要な場合は、
道路側端点列データを合わせて出力することも可能であ
る。

【００５０】次に、図９を参照しながら交差点候補の抽
出／登録処理の詳細を説明する。先ず、ステップＳ１に
て、部分道路抽出の過程で道路左右側端点列として決定
された点列を線分データとみなし、この線分列の左右１
／２道路幅程度の領域にある実線分データを左右別々に
リストアップする。そして、視点から近い順に線分番
号、視点から近い端点座標、視点から遠い端点座標の順
に並べたデータを作る。

【００５１】次に、ステップＳ２にて交差点候補の検出
処理を行う。これは、前のステップＳ１のデータを左右
別々に次の処理を行う。すなわち、相隣り合う端点で線
分番号が異なり、かつ端点間距離が道路幅の最小、最大
値内にあるときは交差点候補とみなす。

【００５２】次に、ステップＳ１の端点間の距離を推定
道路幅とし、端点間の中点を始点とし、その始点を通
り、端点間を結ぶ線分に直交し、かつ図８の処理で求め
た部分道路領域から外側に向かい、長さが、上記図８の
処理で求めた道路幅に等しいべクトルを視線ベクトルと
して、交差点候補ファイルに登録する。また、左右側端
点列の最遠点が開放状態であるなら、ここも前方にまだ
進める可能性があるものとみなし、交差点の１種として
登録する。

【００５３】次のステップＳ３では、交差点候補ファイ
ルへの登録方式を決定する。この場合、交差点候補ファ
イルはスタック方式の登録とする。これは、最後に登録
されたものが、次の段階では最初に取り出されて処理さ
れる方式である。この方式により、ステップＳ２におけ
る交差点検出で、左右側端点列の最遠点が開放状態であ
るものを最後に登録すれば、前方に進める限り進み、進
めなくなったとき、途中の交差点に戻って探索を開始す
る方式を実現できる。

【００５４】次に、図１０を参照しながら後処理の詳細
を説明する。先ず、ステップＳ１において、部分道路デ
ータの重複を解消し、断点を接続する処理を行う。これ
は、これまでの処理で、部分道路データとして、部分道
路データ数、各部分道路データの中心線分の開始、終了
点の座標、推定道路幅が得られているが、同一領域にい
くつもの部分道路線分が重複したり、また、切れ切れの
状態になっていることが多い。

【００５５】そこで、重複を解消し、断点を接続する後
処理をこのステップＳ１で行う。ここでは、先ず、候補
線分が家屋等の障害物線分を含まないことをチェックす
る。すなわち、候補線分を順次選び、長さは始点→終
点、幅は推定道路幅、領域内に個の線分と交差する規定
長さ以上の線分の有無を調べる。そして、有れば、候補
線分から消去する。

【００５６】次に、ステップＳ２にて重複解消処理を行
う。この重複解消処理は、以下の処理によって行われ
る。すなわち、先ず最初に、道路中心線分候補を始点の
ｘ座標が終点のｘ座標以下になるようにし、かつ始点の
ｘ座標の小さい順に並べた後、全てを未処理状態とす
る。

【００５７】次に、１つの未処理線分を選び、直線とし
ての距離が規定値以下でかつ線分同士の距離が規定値以
下の線分をリストアップする。そして、これらのリスト
アップした線分を１本化する。処理後、関係した線分は
処理済み状態にする。

【００５８】具体的な方法としては、各線分の端点から
の距離の二乗和が最小になるように直線の方程式を求
め、ｘ座標の最大最小から線分を定める方法、ハフ変換
で直線の方程式を求め、ｘまたはｙ座標の最大最小から
線分を定める方法、関係する線分の端点を規定値幅で長
方形被覆する方法等がある。

【００５９】このような処理を終了したら、次に、ステ
ップＳ３に進み、断点接続処理を行う。これは、先ず、
ステップＳ２の処理が済んだ線分集合に対し、断点処理
未処理状態にする。次に、未処理状態の線分を１つ選
び、その両端から規定距離以内にある線分をリストアッ
プし、孤立端か連結端かを判定する。

【００６０】さらに、孤立端の場合、その線分の延長上
の規定長さ、規定幅領域に別の線分があるかどうかを調
べる。ある場合、その間の道路線分を仮定し、その領域
内に障害物となる線分があるかどうかを調べる。障害物
線分がない場合、新規の道路線分として追加登録する。
そしてさらに、上述の判定で障害物となる線分がある場
合、その線分と直交する方向の規定領域内に接続可能な
線分があるかどうかを調べ、あれば追加登録する。次
に、ステップＳ４に進む。

【００６１】ステップＳ４では孤立線分／孤立線分列の
削除処理を行う。この処理は、先ず、ステップＳ３の処
理が完了した線分集合を、線分は全て端点でしか連結し
ないようにする。次に、各線分の端点の接続情報を作成
する。具体的には、各線分の端点に接続する線分をリス
トアップし、それらを端点を基点とした方向角順に並
べ、方向各的に該当線分と直前、直後に接続する線分番
号を各線分の端点情報として作成することである。この
時、全体領域の境界にかかる線分（端点）については、
そのことを適当なコードで表現しておく。

【００６２】次に、線分を順次選び、その連結をたど
り、最小ループをなすか、または全体境界にかかるかを
判定する。この判定の結果、ループもなさず、境界にも
掛からない線分は孤立線分／線分列として除去する。

【００６３】次のステップＳ５では、指定出力情報の作
成処理を行う。これは、上記の処理結果を指定された出
力形式に変換し出力するためのものである。以上のよう
な各処理を順次行って後処理を終了する。

【００６４】次に、図１１に従って視線ベクトルの検出
手順を説明する。図１１に示したように、処理が開始さ
れると、先ず、ステップＳ１において線分を順番に走査
し、所定の長さ以上の線分の選択が行われる。

【００６５】次に、ステップＳ２に移行し、線分が選択
されたか否かの判定が行われる。この判定の結果、所定
の線分の選択がなかった場合は解なしリターンする。ま
た、所定の線分を選択した場合はステップＳ３に進み、
線分の視点→終点の左方で、前後に規定長さ延長した矩
形領域の線分をリストアップする。

【００６６】次に、ステップＳ４において線分が２つ以
上有るか否かを判定する。そして、ない場合は解なしリ
ターンする。また、あった場合にはステップＳ５に移行
し、道路許容幅内の平行線分が有るか否かを判定する。

【００６７】上記ステップＳ５の判定の結果、該当する
平行線分がない場合は解なしリターンし、その反対に該
当線分が有る場合はステップＳ６に移行してその矩形領
域の少なくても１つは開放状態か否かを判定する。そし
て、この判定の結果が否の場合解なしリターンする。

【００６８】一方、ステップＳ６の判定の結果、１つは
開放状態ならばステップＳ７に進む。そして、平行線分
対の中心線分を視線ベクトルとし、平行線分間隔を幅と
したデータを作成し、その後、解ありリターンする。

【００６９】次に、図１２に従って可視線分抽出処理に
ついて説明する。先ず、ステップＳ１において視線ベク
トルの幅データを入力する。次に、ステップＳ２にて視
線ベクトル方向、視線ベクトルの左右に規定幅、前方に
規定長さの矩形領域を設定し、その中の線分をリストア
ップする。

【００７０】次に、ステップＳ３に進み、視線ベクトル
の終点を視点とみなし、この視点からリストアップした
線分の両端点への方向角を計算し、それが反時計回りの
順序になるように並べる。

【００７１】ステップＳ４では、視点から上記の端点を
順番に選び、視点→端点を結ぶ半直線と、その半直線と
交差する線分の交点のうち、距離が最小の交点とそれに
対応する線分を選ぶ。そして、１つ前の線分と異なるな
ら第１点として登録する。また、１つ前に登録した線分
と同一なら第２点目として登録する。次に、ステップＳ
６にて全端点が終了したか否かを判定し、終了していな
いならばステップＳ５に戻り、終了していたら可視線分
抽出処理を終了する。

【００７２】次に、図１３に従って見え方画像作成処理
について説明する。先ず、処理が開始されると、ステッ
プＳ１において視線ベクトルデータの入力が行われ、ス
テップＳ２において半時計回りに可視線分データの入力
が行われる。

【００７３】次に、ステップＳ３において線分ｉ＝０に
設定されるとともに、ステップＳ４で線分ｉ＝ｉ＋１に
設定される。その後、ステップＳ５にて線分ｉのｘ，ｙ
座標を視線ベクトルの視点とし、右をｕ正軸、視線ベク
トルの前方をｖを軸とする局部座標系（ｕ，ｖ）に変換
する。

【００７４】次に、ステップＳ６では、視点（原点）か
ら（ｕ，ｖ）点に規定高さＨの板塀板があると想定し、
ピンホールカメラの原理により、端点の見え方座標（ｘ
ｐ，ｙｐ）を求める。

【００７５】次に、ステップＳ７では、線分ｉに対応す
る結果格納ファイルにデータを格納する。そして、次の
ステップＳ８で終了か否かを判定し、終了でない場合は
ステップＳ４に戻って上述したステップＳ４〜Ｓ７の処
理を繰り返し行う。また、終了した場合はステップＳ９
に進み、表示規定があればその規定に従って画面上に見
え方図を表示した後でリターンする。

【００７６】次に、図１４に従って道路側端線分決定処
理を説明する。先ず、ステップＳ１において見え方図デ
ータを入力する。次に、ステップＳ２において、塀板と
仮定した線分の上辺をとり、右下がり、水平、右上がり
線分に分類する。

【００７７】次のステップＳ３では、右上がり線分で見
え方のｙ座標が最小の線分を右側最遠線分とする処理を
行う。また、ステップＳ４では、上記右側最遠線分から
右回りで、見え方ｙ座標が、その前に選んだ線分より大
なる線分のみを選び、その端点座標を順次格納する。そ
して、最終点は視点の右側の１／２道路幅点とする。こ
れが右側道路側端候補点列である。

【００７８】ステップＳ５では、ステップＳ４と同様に
右下がり線分を対象として左側道路側端候補点列を求め
る。その後、ステップＳ６に移行し、左右道路側端点列
のデータ順序をそれぞれ道にする処理を行う。次に、道
路幅条件を満たす範囲をステップＳ７で決定する処理を
行う。この処理は、右側候補点列の各点から左側候補点
列に垂線を下ろし、道路幅条件を満たす範囲を決定す
る。これが道路領域を表す。

【００７９】次に、図１５に従って交差点決定処理につ
いて説明する。先ず、ステップＳ１にて入力データが決
定される。これは、視点の左右１／２道路幅を始点とし
て前方へ向けての左右道路側端候補点列を入力データと
して行う。

【００８０】次に、ステップＳ２では、左道路側端点列
の相隣り合う２接点が別々の線分に属し、かつその間の
間隔が道路間隔を満たすなら、端点の中心を視点間隔と
道路幅とし、左外向きベクトルを視線ベクトルとする。
次に、これをステップＳ３で交差点候補ファイルに登録
する。

【００８１】次に、ステップＳ４およびステップＳ５に
順次進み、上述したような処理を右側道路側端列につい
ても同様に行う。そして、その処理が終了したらステッ
プＳ６にて左道路側端点列の前方最遠点が開放であるな
らばそこも交差点候補とみなし、次のステップＳ７交差
点候補ファイルに登録する。

【００８２】次に、図１６〜図２４を参照しながら本実
施例の地図を表す線分データから道路領域を認識する方
法をより具体的に説明する。先ず、入力線分データの前
処理について説明する。入力線分データ集合は、短線分
データであり連結性なども保証されてはいない。そこ
で、以後扱いやすいように、以下の（１）〜（２）に示
すように前処理を行い、その結果を改めて入力線分デー
タ集合とする。

【００８３】（１）入力線分データの始点、終点をｘー
最小、ｙー最小の辞書順に直す。すなわち、各線分の始
点のｘ座標は終点のｘ−座標より、小さいか等しいもの
とし、かつ等しい場合は、ｙ座標が小さいものを始点と
する。線分の長さと方向角（１８０度未満に規格化）情
報を付与する。

【００８４】（２）線分は端点のみでしか連結しないよ
うに前処理を行う。具体的には、ある規定距離ＤＶＭＡ
Ｘを導入し、 ａ）線分の長さがＥＭＩＮ０以内の線分は「点」を表す
ものと考える。線分の長さがＥＭＩＮ０より大の線分に
ついて、下記の処理を行う。 ｂ）端点間距離が上記規定距離ＤＶＭＡＸ以内の複数の
端点は同一端点であるとし、その平均値座標を端点座標
とする。 ｃ）２つの線分が交差していれば、線分を交点で分割す
る。 ｄ）ある線分の延長上の規定距離ＤＶＭＡＸの距離以内
で別の線分に到達すれば、その点に端点を新設し、関係
線分の延長／分割を行う。

【００８５】（３）上記の処理を行った線分データを、
例えばＲＭＤ木理論等を用いた高速線分データ検索ファ
イルに登録し、高速検索が可能なようにしておく。

【００８６】次に、道路認識トリガー線分の設定を説明
する。対話型処理の場合、オペレータが出発点と進行方
向を指定すればよい。また交差点候補データはそのまま
トリガー線分としてつかうので、ここでは自動認識の場
合の、トリガー線分対を見つける方法について述べる。

【００８７】地図が線分データで表されている場合、道
路は交差点近傍を除き、ほぼ平行な２本の線分列で特徴
づけられる。そこで道路認識の出発点を選ぶには、間隔
がＷｍｉｎ→Ｗｍａｘ以内のほぼ平行な線分対を見出せ
ば、これをトリガーとすることができると考えられる。
このような線分対を次のようにして選ぶ。

【００８８】（１）前処理が済んだ線分集合のうち、そ
れまで道路成分構成要素として使われていない線分を１
つ選ぶ。これをＡとする。このような線分がなければ終
了する。

【００８９】（２）Ａの始点→終点方向の左側に、幅Ｗ
ｍａｘ、線分Ａの前後に長さＷｍｉｎだけ延長した矩形
領域を想定し、この領域内にあるかまたはこの領域を通
過する実線分を全てリストアップする。

【００９０】（３）視点をＡの始点の左側０．９＊Ｗｍ
ｉｎの位置に設定し、リストアップされた線分の内、こ
の視点から見える線分（可視線分）を求める。

【００９１】（４）上述した（３）の可視線分のうち、
線分Ａと方向角偏差がＡＣ以内で、かつ線分Ａとオーバ
ーラップ部分をもつ（その線分の端点から線分Ａへの垂
線の足が線分Ａ上にある）線分があるかどうかを調べ
る。なければトリガーとはなり得ないとしてリターンす
る。また、あれば、垂線の長さが最小の線分を選び、こ
れをＢとし、線分Ａを垂線の長さの１／２だけ左にシフ
トした線分を作成し、これをトリガー線分Ｃとする。

【００９２】（５）線分をＣ直線と考え、可視線分集合
との交点を求め、線分Ｃの始点から後方の交点への距
離、終点から前方の交点への距離をそれぞれｄｕ、ｄｖ
とする。交点がなければ、１０００００．０など大きな
値を入れておく。ｄｕ、ｄｖがいずれも規定距離（例え
ばＷｍｉｎ）以内であれば、家屋など閉図形の内部であ
るとしてトリガーにはなり得ないと判定する。少なくと
も１つが規定距離より大であれば、その方向に開放であ
るとする。

【００９３】（６）上述した（２）→（５）の処理で、
線分Ａの左側でトリガー線分が得られなければ、線分Ａ
の始点と終点を入れ替えて再度トライする。再度トライ
してもトリガー線分がえられなければ、無しとしてリタ
ーンする。あれば、線分Ｃと、その時の垂線長さを幅と
して出力する。

【００９４】次に、図１６（ａ）〜（ｃ）を参照して認
識トリガー線分の決定方法を具体的に説明する。先ず、
最初に指定された出発地からの道路線分の抽出方法を説
明する。先ず、（１）視線ベクトルの設定処理を説明す
る。これは、道路線分を探索する出発地点の情報を、始
点→終点座標からなる視線ベクトルと初期道路幅Ｗ０で
表し、視線ベクトルの終点が視点であり、始点→終点方
向に見る（進行する）ものと仮定する。また始点→終点
間の道路幅はＷ０とし、始点→終点方向に終点より先を
探索し、道路線分を構成する場合は、始点を端点とする
ものと規定する。

【００９５】上述の処理で得られたトリガー線分Ｃの場
合、長さは線分Ａと同じであるから、視線ベクトルとし
ては、始点は同一とし、終点はその線分上の始点から終
点方向に微小距離だけ離れたところに設定し直すものと
する。後述の交差点候補線分の場合は、そのまま視線ベ
クトルとする。なお、図１６（ｃ）中のＧは、障害物線
分を表している。

【００９６】次に、（２）可視線分の抽出処理を説明す
る。これは、視線ベクトルの終点から前方に見える範囲
の道路成分を抽出することを考える。このために、視線
ベクトルの左右に幅Ｗｍａｘ、視点から前方に規定距離
Ｄｍａｘである矩形領域を想定し、この領域内にあるか
またはこの領域を通過する実線分を全てリストアップす
る。

【００９７】これを｛ｎｆ、ｆｌｉｓｔ［］｝とする。
次にこれらの線分のうち、視点から見える線分の可視部
分をリストアップし、反時計周りに並べたデータを求め
る。これを｛ｎｅ、ｅｌｉｓｔ［］｝とし、さらに次の
ような関連情報を求める。GetViewVector(nf,flist,xu,
yu,xv,yv,ne,elist,asf,aef,xsf,ysf,xef,yef,dsf,de
f);なお、nfはリストアップした線分の数、flist[] は
リストアップした線分の番号列、(xu,yu) →(xv,yv) は
視線ベクトルの始点、終点座標、neは可視線分の数、el
ist[] は可視線分の番号列、(asf[]->aef[])は可視線分
の始点、終点の視点からの方向角、(xsf[],ysf[])->(xe
f[],yef[])は可視線分の始点、終点の座標、(dsf[],def
[]) は可視線分の始点終点の視点からの距離である。

【００９８】次に、図１７を参照して可視線分の抽出処
理を説明する。先ず、（３）見え方画像の作成処理を説
明する。この処理は、仮定Ｂ１に述べたように、各抽出
線分は同一の高さＨＯＢＪを持つ塀板と仮定する。視線
の高さを一定値ＨＥＹＥに設定し、視線ベクトルの方向
をＹ軸、視点の右方にＸ軸、高さ方向にＺ軸の局所座標
系を設定する。

【００９９】また、焦点距離をＦとし、水平方向ｘｐ
軸、垂直方向ｙｐ軸のカメラ画像座標系を設定し、上述
の（２）処理で得られた可視線分について、ピンホール
カメラの原理で塀としての見え方画像データを作る。こ
のデータを (xsp[i],ysp[i])->(xep[i],yep[i]) xp[i]=F* Ｘi/Ｙi; yp[i]=F* Ｚi/Ｙi; とする。それぞれ、可視線分の始点、終点の見え方座標
系での位置座標である。

【０１００】ただしＸｉ、Ｙｉは (xsf[i],ysf[i]) ま
たは(xef[i],yef[i]) のＸ、Ｙ、Ｚ座標系での相対位置
座標、Ｚｉ＝ＨＯＢＪ−ＨＥＹＥである。Ｚｉとして
は、塀板の下辺を用いてもよいが、以下では上辺を用い
ている。なお、視点の左右より前方にある可視線分のみ
を対象とするものとし、それは（２）のデータ中、ｉ＝
ｉａ→ｉｂまでであるとする。

【０１０１】次に、図１８を参照して見え方画像の作成
例を説明する。 （４）見え方の規則は、各可視線分は同一の高さを持つ
塀板と仮定し、また視点の高さも一定としたから、見え
方画像における塀のは次の見え方の規則を満たす。

【０１０２】図１８（ａ）の例では、視点の右側より反
時計回りに、ｉａ＝ｊ→ｈ→ｇ→ｆ→ｅ→ｄ→ｃ→ｂ→
ａ＝ｉｂなる可視線分が抽出されている。図１８（ｂ）
は、図１８（ａ）の可視線分から、見え方画像を作成し
た一例である。

【０１０３】ルール１：見え方座標において、視点から
遠ざかる線分は右下がりまたは右あがりとなり、水平線
分は進行方向に直交する障害物となる可能性のある線分
を表す。

【０１０４】図１８では、ｊ，ｇ，ａ，ｃ，ｅ等が視点
から遠ざかる線分を表し、ｈ，ｂ，ｄ，ｆが障害物とな
る可能性のある水平線分を表す。各線分の始点終点のｙ
ｐ［］座標を調べて、右下がり＝−１、水平＝０、右上
がり＝＋１のコードを付与する。この判定においては、
ｙｐ［］値の若干の誤差を考慮して決定するものとす
る。

【０１０５】ルール２：塀上辺の見え方座標（ｘｐ
［ｉ］、ｙｐ［ｉ］）のｙｐ［ｉ］が最小の地点まで、
幅があれば到達可能である。 ルール３：右下がり辺と右上がり辺の間隔が道路幅条件
Ｗｍｉｎ−Ｗｍａｘを満たす対部分は道路成分候補であ
る。 ルール４：相隣る塀の端点間距離が、道路幅条件を満た
すとき、そこは交差点候補である。 ルール５：到達可能最遠点から視点に向かって、見え方
座標ｙｐ［ｉ］が（厳密に）単調増加（下辺を使用する
場合は単調減少）する辺のみが道路側端をなすものとす
る。

【０１０６】以下では、見え方画像に上記のルールを適
用して、道路成分の抽出を行う。 （５）左右の道路側端点列データの作成 １）見え方画像で、横軸をｘｐ軸、縦軸をｙｐ軸とすれ
ば、ｙｐ座標が最小の線分の地点まで、（道路幅を考慮
しなければ）到達できるはずである。これを仮に到達目
標点と呼ぼう。 ２）到達目標点から、現在の始点位置まで種々の条件を
加味して道路側端点となりうる可能性のある点を左右道
路側端候補点列として構成する。これらの左右道路側端
候補点列データで、現在の始点位置から始めて、道路幅
条件Ｗｍｉｎ→Ｗｍａｘを満たす領域を定めて、それを
今回の視点から定めうる左右道路側端点列とする。

【０１０７】３）道路側端点列の作成方法 （２）のデータ中のｉ＝ｉａ（図１８ではｉ＝ｊ）から
始めて、昇順で右上がり線分のみを追跡し、ｙｐが最小
の線分の順番をｒｂ（図１８ではｒｂ＝ｇ）とする。同
様にｉ＝ｉｂ（図１８ではｉ＝ａ）から始めて、降順で
右下がり線分でｙｐが最小の線分を求め、その線分の順
序番号をｑｂ（図１８ではｑｂ＝ｅ）とする。ただし，
ｑｂはｒｂ以下にはならないものとする。ｒｂ→ｑｂ間
に見え方ｘ−座標で規定値幅以上の水平線分があれば、
ｙｐが最小のその線分の順序番号をｉｃとし、なければ
ｉｃ＝−１とする。

【０１０８】ｒｂ→ｉａ間の右上がりまたは見え方のｘ
−座標幅が規定値以内の線分で直前の線分の始点のｙｐ
値以上のｙｐ値を持つ線分の端点を順にリストアップ
し、最後の線分が視線ベクトルの始点より前方に有る場
合は始点の右方Ｗ０／２の位置に点を設定し、列に追加
する。最後の線分の始点が、視線ベクトルの始点より後
方にあれば、最後のデータを始点の右方Ｗ０／２の位置
にある点の座標データで置き換える。図１８の例では、
線分ｇの先の端点、手前の端点、線分ｊの先の端点の順
に右側端点列データとなる。

【０１０９】この処理の時採取した点には線分の順序番
号を属性として付加しておく。これが前方から視点方向
に向かって配列した道路右側端点列候補データである。
同様にして、ｑｂ→ｉｂについて、右下がり線分または
水平線分の始点を対象として、ｙｐ［］が単調増加の道
路左側端候補データ点列を作成する。図１８の例では、
線分ｅ，ｃ，ａの端点をこの順序に並べたものが道路左
側端点列である。

【０１１０】この後、左右の道路側端候補データ点列の
順序を逆転すれば、視線ベクトルの始点の左右Ｗ０／２
地点の点を始点とする左右道路側端点列候補データがで
きる。 ｉｃ＞０、すなわち最遠点に水平の線分がある
場合には、その線分の始点を右側端候補データに加え、
終点を左側端候補データに加えておく。図１８の場合、
ｉｃ＝ｆ＞０であるから、線分ｆの始点を右側端点列
に、線分ｆの終点を左側端点列データに追加する。

【０１１１】（６）道路中心線分列、道路幅データの作
成 右側端点列候補データの端点を順に取り出し、左側端候
補データ点列へ垂線を下ろす。対応する左側端線分があ
り、かつその垂線の長さがＷｍｉｎ→Ｗｍａｘ以内であ
れば、その垂線長さの１／２点の座標と垂線長さを順次
格納する。対応する左側端線分がなければ、対応がつく
地点まで後退したデータを求める。これが道路中心線分
候補点列である。

【０１１２】この順序付けられた点列を例えば初期道路
幅Ｗ０で長方形被覆を行い、得られた長方形の端点の中
心を滑らかに接続することで、道路（中心）線分を求め
る。道路幅は道路中心線分の端点に対応する垂線長さな
どで決定する。これらが、現在の視線ベクトルをベース
として得られた道路線分候補データとなる。図１８の場
合、線分ｊ→ｇ→ｆの右側端点列の端点に対応した左側
端点列上の点を求め、道路条件幅を確認する。始点から
ｇの先端まで道路条件が満たされていることを確認し、
左右点列の対応点の中点を求めて道路中心線分データと
する。

【０１１３】（７）交差点候補の検出 現在の視点から左右道路側端点列の最遠点までの間には
分岐点＝「交差点」がある可能性がある。そこで交差点
候補とは、２つの実線分の相隣る端点間の空白領域で距
離がＷｍｉｎ→Ｗｍａｘ以内のものを言うことにする。
そのような交差点候補の中点を終点とし、２つの端点を
結ぶ線分と直交し、先の道路中心線分列との交点を始点
とし、かつ道路幅は端点間の距離とする交差点候補線分
データを作成し、交差点候補ファイルに格納しておく。

【０１１４】現在の視点からの左右の道路側端点列の最
遠点間が空白であるなら、それも交差点候補とし、また
最遠点間に水平線分をなす障害物（行き止まり線分）が
あり、かつその水平線分と左右側端の最終線分とが交差
点候補条件を満たせば、それも交差点候補として登録す
る。

【０１１５】交差点候補は、左右の道路側端点列データ
より作成する。このデータは次のようであるとする。す
なわち、右側端データは｛ Nr,(xr[i],yr[i],er[i]),i=
0,1,...,Nr-1 ｝であり、左側端データは｛ Nq,(xq
[i],yq[i],eq[i]),i=0,1,...,Nq-1 ｝である。ただ
し、ここでｅｒ［］、ｅｑ［］は、その端点が属する線
分の順序番号を表す。視線ベクトルの左右Ｗ０／２点を
人為的に付加した場合、これらは−１になっているもの
とする。図１８の場合、Ｎｒ＝５で、線分ｊ，ｇの始
点、終点、ｆの始点となり、Ｎｑ＝７で、線分ａ，ｃ，
ｅの始点、終点、ｆの終点となる。

【０１１６】１）右側端データからの交差点検出は、er
[i] = er[i+1] の場合、同一線分の両端でありスキッ
プ。また、er[i]!= er[i+1] の場合、２点間の距離を
求め、それをＷとする。そして、Ｗ＜ＷｍｉｎまたはＷ
＞Ｗｍａｘの場合スキップ。Ｗｍｉｎ＜＝Ｗ＜＝Ｗｍａ
ｘの場合、交差点候補として次のデータを求め、交差点
候補ファイルに登録する。そして、ａ）で道路幅はＷと
する。ｂ）で２点間の中点を視線ベクトルの終点とす
る。ｃ）では、ｂ）で求めた点を通り、２点を結ぶ線分
に直交する線分と（６）で求めた道路中心線分列の交点
を求め、それを視線ベクトルの始点とする。ｄ）では
ａ）、ｂ）、ｃ）の情報を交差点候補ファイルに登録す
る。図１８の場合、線分ｊとｇとの間、および線分ｇと
ｆとの間が、右側端データから得られる交差点候補であ
る。

【０１１７】２）左側端データからの交差点検出 左側端データからも、１）と同様にして交差点候補を検
出して、有れば交差点候補ファイルに登録する。図１８
の場合、線分ａとｃとの間、および線分ｅとｆとの間が
交差点候補である。

【０１１８】３）er[Nr-1]!=eq[Nq-1]の時、左右道路側
端データの最遠部分は開放状態であるので、この時も交
差点候補の一つとして登録する。このとき、視線ベクト
ルの終点は道路中心線分の最終線分の終点データ、始点
は最終線分上で終点から道路の半幅分始点に近い点の座
標とし、道路幅は最終点の道路幅とする。これらの交差
点候補データは、認識のトリガーデータとして使用され
る。図１８の例では、水平線分ｆが右側端データおよび
左側端データに含まれるから、ｅｒ〔Ｎｒ−１〕＝ｅｑ
〔Ｎｑ−１〕であり、開放状態ではない場合である。

【０１１９】次に、図１９を参照して見え方画像から左
右道路側端点列、道路中心線分の作成について説明す
る。上述した処理により、道路線分候補データが抽出さ
れる。後処理として、この候補データを入力として、次
の処理を行う。

【０１２０】１）重複道路線分の１本化 ほぼ同一領域に複数の道路線分候補が抽出されることが
ある。これらを適当な条件で１本化する。 ２）各道路線分候補が示す仮想矩形内に所定の条件を満
たさない障害物がないことを確認する、障害物があれ
ば、範囲の縮小あるいは当該道路線分候補の除去を行
う。 ３）交差した道路線分を分割し、道路線分は端点のみで
連結するようにする。この時、規定値ＤＶＭＡＸを設け
て、最初の前処理と同様の処理を行う。 ４）各線分の連結性を調べ、開放端があれば、近傍の線
分／端点との連結可能性を調べる。具体的には、開放端
の近傍の線分をリストアップし、端点間に線分を仮定
し、その線分を含む規定幅の領域内に障害物となる実線
分がなければ、その線分を新たな道路線分として登録す
る。 ５）孤立線分を除去する。ただし、１端のみが他の線分
に連結しているものについては、長さが道路の幅以上で
かつＬｍｉｎ以上なら袋小路として許容する。

【０１２１】次に、認識の制御について説明する。一つ
の出発値から道路線分を抽出する仮定において、交差点
候補があると次のステップではそのデータを用いて認識
が行われる。したがって、交差点による分岐は幾何級数
的に増える可能性があり、かつ同一領域を何回も認識す
る可能性も高い。このため、同一領域での重複認識を抑
制し、かつ終了判定を行う効果的な認識制御の方策が必
要である。このため、現在は次のような制御方法を用い
ている。

【０１２２】（１）実線分データのそれぞれに、道路側
端データとしての使用回数をカウントする属性を付加
し、初期値として０をセットしておく。 （２）Ｎデータ個の実線分データを順番に認識トリガー
線分検出にかけ、最後までいったら終了とする。この
時、使用回数が２回以上ならトリガー検出にはかけな
い。本来使用回数が１回以上なら使用しない、としたい
ところであるが、場合によっては未認識部分が発生する
ことがあるため、現在は２回までとしている。このため
現在では重複認識が避けられない。

【０１２３】（３）条件を満たす道路線分データが得ら
れた時、その作成に係った左右側端線分に対応する実線
分データの使用回数を１アップする。 （４）一つの視線ベクトル（トリガー線分）からの交差
点生成を、現在は１個以下に限定している。具体的に
は、進行方向の先端が開放であれば、それを最優先と
し、次に検出した道路線分の先端部分で左曲がり、右曲
がりの優先度で交差点を生成登録するようにしている。
これは、交差点分岐による処理量の爆発、ハンチングを
防ぐとともに、１つの出発点からできるだけ前方に進め
るだけ進むことを重視したためである。ただし、これは
未だ処理ロジックの不完全さのためにそうしているので
あり、できるだけ複数の交差点候補を許容する方向に行
くべきものと考えている。

【０１２４】（５）重複認識の登録の抑制 １つの視線ベクトルから、複数の線分からなる道路（中
心）線分列が求められたとしても、道路線分の登録単位
は個々の道路中心単線分である。そこで重複認識を抑制
するために次のような処理を行っている。

【０１２５】１）道路（中心）線分を格納するためのフ
ァイルを用意し、初期の道路線分数を０としておく。Ｍ
ＯＢＪ＝０； ２）道路線分が求められ、規定長さ以上でかつＭＯＢＪ
＝０ならば、それを第一道路線分として登録する。 ３）規定長さ以上でかつＭＯＢＪ＞０ならば、登録した
い線分Ｘの周囲に規定幅ＤＲＭＡＸの矩形領域を考え、
この領域内にあるか、この領域に一部がかかる登録済み
線分で消去マークがついていないものをリストアップす
る。 ４）そのような近傍線分がなければＸを新規線分として
追加登録する。 ５）近傍線分があれば、その全線分に対し次の処理を行
う。既登録線分をＡとし、既登録線分Ａの両端点から登
録したい線分Ｘに下ろした垂線の足の位置指標（ｐ０、
ｐ１）と垂線の長さ（ｈ０、ｈ１）を求める。ｐ０、ｐ
１は登録したい線分Ｘの始点をｐ＝０、終点をｐ＝１、
後方の延長をｐ＜０、前方の延長をｐ＞１とする位置パ
ラメータである。

【０１２６】ａ）ｈ０、ｈ１の何れかが規定値より大で
あれば何もしない。ｂ）ｈ０、ｈ１のいずれもが規定値
以下である場合、（イ）（０＜＝ｐ０、ｐ１＜＝１）な
らば、既登録線分Ａは登録したい線分Ｘに完全に含まれ
ると見なしてよいから、既登録線分Ａに消去マークをつ
ける。（ロ）（（ｐ０＜＝０＆ｐ１＜＝０）または（ｐ
０＞＝１＆ｐ１＞＝１））ならば、既登録線分Ａは登録
したい線分Ｘと共通部分がないから何もしない。（ハ）
それ以外の場合、既登録線分Ａと登録したい線分Ｘは部
分的にオーバーラップする。この時、登録したい線分Ｘ
から既登録線分Ａのオーバーラップ部分を取り去った残
り（Ｘ−Ａ）を改めて登録したい線分Ｘとおく。 ６）５）の処理で残った登録したい線分Ｘが、なお規定
値以上の長さを有していれば、それを新規道路線分とし
て登録する。

【０１２７】図２０は、認識対象の比較的小領域部分の
線分データである。図２０中の白〜は、道路認識の
出発点であり、それに続く線分は検出された道路成分の
中心線分を示す。具体的には、オペレータがこの地図の
〜を指定し、プログラムが指定点に最も近い線分を
選択し、その線分を認識トリガールーチンにかけ、トリ
ガー線分を抽出し、そのトリガー線分の始点付近を視線
ベクトルと設定し、これをベースに道路認識の１サイク
ルを実行した結果である。

【０１２８】図２１は、および図２２は、図２０の出発
点→から前方をみた場合の、可視線分を高さ一定の
塀板と看做した場合の見え方画像であり、図２１（ａ）
は、からの見え方画像、図２１（Ｂ）はからの見え
方画像を示し、図２２（ａ）は、からの見え方画像、
図２２（Ｂ）はからの見え方画像をそれぞれ示してい
る。

【０１２９】図２３は、市街地図から道路成分を検出し
た結果の一例を示す図である。また、図２４は、図２３
中から道路認識を行った結果を一例を示す図である。こ
れらの図から明らかなように、若干の未検出部分と過剰
検出、重複検出があるが、主要道路はほぼ抽出できてい
ることが分かる。

【０１３０】上述したように、本実施例によれば、市街
地図を表現する線分データの集合から、道路を認識する
に際しては、各線分を１枚の塀板と仮定した。そして、
その塀板の見え方画像を作り、見え方画像で道路幅条件
を満たす左右の塀の対からなる領域を定め、その領域を
現視点から認識できる（部分）道路領域とし、塀と塀の
間に道路幅条件を満たす空隙があれば、そこを交差点候
補として、順次追跡していけば、芋づる式に（部分）道
路領域が検出され、結果として、全道路領域が認識でき
る。

【０１３１】なお、これまで述べた方法では、塀画像の
上辺を主データとして用いたが、下辺を用いることも可
能である。

【０１３２】また、各線分に高さの情報が付与されてい
る場合、各塀板の上辺データをその高さ情報を用いて作
成することで、実際の情景をよく近似する画像が得られ
ることは容易に分かる。この近似情景画像は、自動車運
転のナビゲーション等において、現地点の確認あるいは
目的地、目的地に行く交差点での進行判断等でナビゲー
ション能力を飛躍的に向上させるものと期待できる。か
くして本発明の方法は、単なる地図データからの道路認
識方法に留まらず、地図データの効果的な可視化、利用
方法に広く応用することができる。

【０１３３】

【発明の効果】本発明は上述したように、本発明によれ
ば、市街地図を表現する線分データの集合から、道路を
認識するに際しては、各線分を１枚の塀板と仮定し、上
記仮定した塀板の見え方画像を作り、上記見え方画像で
道路幅条件を満たす左右の塀の対からなる領域を定め、
その領域を現視点から認識できる（部分）道路領域と
し、かつ塀と塀の間に道路幅条件を満たす空隙があれ
ば、そこを交差点候補として順次追跡いくようにしたの
で、道路領域を芋づる式に（部分）検出することができ
る。この結果、局所的な条件の不具合を良好にカバーす
ることができるようになり、必ずしも平行な線分からな
っているとは言えない道路部分までも抽出認識すること
ができ、道路領域の認識率を大幅に向上せることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する道路領域認識装置の一
例を示す構成図である。

【図２】全体処理を示すフローチャートである。

【図３】地図線分データの入力処理を示すフローチャー
トである。

【図４】認識条件の設定処理を示すフローチャートであ
る。

【図５】入力線分データの前処理を示すフローチャート
である。

【図６】交差点候補ファイルに登録する処理を示すフロ
ーチャートである。

【図７】認識処理を開始する平行線分対の選択処理を示
すフローチャートである。

【図８】部分道路認識処理を示すフローチャートであ
る。

【図９】交差点候補の抽出および登録処理を示すフロー
チャートである。

【図１０】後処理を示すフローチャートである。

【図１１】視線ベクトルの検出処理を示すフローチャー
トである。

【図１２】可視線分抽出処理を示すフローチャートであ
る。

【図１３】見え方画像作成処理を示すフローチャートで
ある。

【図１４】道路側端線分決定処理を示すフローチャート
である。

【図１５】交差点決定処理を示すフローチャートであ
る。

【図１６】道路領域の出発点となる視線ベクトルの選択
方法を示す図である。

【図１７】可視線分の抽出方法を示す図である。

【図１８】見え方画像の作成例を示す図である。

【図１９】見え方画像から左右道路側端点列、道路中心
線分の作成方法を示す図である。

【図２０】小領域原データ例といくつかの出発点からの
抽出道路線分図である。

【図２１】図２０中のおよびからの見え方画像の例
を示す図である。

【図２２】図２０中のおよびからの見え方画像の例
を示す図である。

【図２３】市街地図から道路成分を検出した結果の一例
を示す図である。

【図２４】道路認識の結果を一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 線分データ入力部 ２ データ処理部 ３ プログラム記憶部 ４ 画像データ記憶部 ５ 操作部 ６ 表示装置 ７ 出力装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7459−5Ｌ Ｇ０６Ｆ 15/70 ３３０ Ｇ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地図を表現している線分データの集合か
   ら、少なくとも一端が開放の平行線分対をみつけ、その
   中心線分を視線ベクトルとみなす第１の処理と、 上記第１の処理により求めた視線ベクトルの一端を視点
   として、上記視線ベクトルの方向に規定領域を設定し、
   上記規定領域内の可視線分をリストアップする第２の処
   理と、 上記第２の処理により求めた可視線分をそれぞれが１枚
   の塀板と仮定するとともに、上記塀板の辺の線分データ
   を用いて、上記塀板を所定の位置から見た情景を立体的
   に表現した模擬情景画像を生成する第３の処理と、 上記第３の処理で求めた模擬情景画像における上記塀板
   の辺の見え方に基づいて道路側端線分列を定めるととも
   に、その中心線分を道路中心線分として求める第４の処
   理とを具備することを特徴とする地図を表す線分データ
   から道路領域を認識する方法。
2. 【請求項２】 上記模擬情景画像をピンホールカメラの
   原理を用いて作成することを特徴とする請求項１記載の
   地図を表す線分データから道路領域を認識する方法。
3. 【請求項３】 上記側端線分列の間に、規定長さ範囲の
   空隙があれば交差点候補として、次に、上記交差点候補
   から、上記視線ベクトルの方向に規定領域を設定し、上
   記規定領域内の可視線分をリストアップする処理と、 上記の処理により求めた可視線分をそれぞれが１枚の塀
   板と仮定するとともに、上記塀板の辺の線分データを用
   いて、上記塀板を所定の位置から見た情景を立体的に表
   現した模擬情景画像を生成する処理と、 上記の処理で求めた模擬情景画像における上記塀板の辺
   の見え方に基づいて道路側端線分列を定めるとともに、
   その中心線分を道路中心線分として求める処理を繰り返
   すことにより、芋づる式に道路線分を抽出していくよう
   にしたことを特徴とする地図を表す線分データから道路
   領域を認識する方法。