WO2023175712A1 - 情報処理装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

情報処理装置１のコントローラ１３は、少なくとも、取得手段と、直線算出手段と、距離算出手段とを有する。取得手段は、船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得する。直線算出手段は、計測データに基づき、船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出する。距離算出手段は、直線と被計測点の各々との距離に基づき、船舶と接岸場所との対岸距離を算出する。

Description

情報処理装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体

　本開示は、船舶の接岸時の処理に関する。

　従来から、船舶の接岸（着岸）に関する支援を行う技術が知られている。例えば、特許文献１には、船舶の自動接岸を行う自動接岸装置において、ライダから照射される光が接岸位置の周囲の物体に反射してライダにより受光できるように、船舶の姿勢を変化させる制御を行う手法が記載されている。

特開２０２０－５９４０３号公報

　船舶においては，接岸場所に安全で円滑に着岸することは重要であり、操船支援や自動運航のための着岸支援システムの実現が特に望まれている。そのため、着岸しようとしている接岸場所に対する距離を高精度に算出することが必要となる。

　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、船舶から接岸場所までの距離を好適に算出可能な情報処理装置を提供することを主な目的とする。

　請求項に記載の発明は、
　船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得する取得手段と、
　前記計測データに基づき、前記船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出する直線算出手段と、
　前記直線と前記被計測点の各々との距離に基づき、前記船舶と前記接岸場所との距離を算出する距離算出手段と、
を有する情報処理装置である。

　また、請求項に記載の発明は、
　コンピュータが実行する制御方法であって、
　船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得し、
　前記計測データに基づき、前記船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出し、
　前記直線と前記被計測点の各々との距離に基づき、前記船舶と前記接岸場所との距離を算出する、制御方法である。

　また、請求項に記載の発明は、
　船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得し、
　前記計測データに基づき、前記船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出し、
　前記直線と前記被計測点の各々との距離に基づき、前記船舶と前記接岸場所との距離を算出する処理をコンピュータに実行させるプログラムである。

運転支援システムの概略構成図である。 情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 接岸支援処理に関する機能ブロック図である。 （Ａ）対象船舶の船体を基準とした船体座標系の一例を示す。（Ｂ）接岸する岸壁をライダが捉えている様子を示す。（Ｃ）法線ベクトルを明示した構造物の斜視図である。 （Ａ）～（Ｃ）第１生成方法の処理の流れを表す図である。 （Ａ）第１接岸側面直線Ｌ１及び最近傍点ｐ１を明示した上面図である。（Ｂ）最近傍点ｐ１の探索に用いる単位ベクトルｕを明示した図である。 （Ａ）～（Ｃ）最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２に基づく暫定直線Ｌ′の算出及び暫定直線Ｌ′に基づく対岸距離の算出の処理の流れを示した図である。 暫定直線Ｌ′を更新した暫定直線Ｌ′′を算出する処理の流れを示す。 （Ａ）抽出すべき最近傍点を明示した図である。（Ｂ）ライダの計測距離が最も短い被計測点のデータを最近傍点として抽出した例を示す。（Ｃ）船舶座標系のｙ座標のみの値を比較し、最も船舶原点に近い点を最近傍点として抽出した例を示す。 第１接岸側面直線Ｌ１及び前方ライダの側面点群データの被計測点を表した図である。 （Ａ）～（Ｃ）過去の所定時間内に生成した接岸側面直線Ｌが存在する場合の処理の流れを示した図である。 （Ａ）～（Ｃ）過去の所定時間内に生成した接岸側面直線Ｌが存在しない場合の処理の流れを示した図である。 信頼度情報のデータ構造の一例を示す。 実施例における接岸支援処理の概要を表すフローチャートの一例である。 第１生成方法に基づく接岸側面直線算出処理のフローチャートの一例である。 第２生成方法に基づく接岸側面直線算出処理のフローチャートの一例である。 輪郭ポイントを明示した対象船舶の俯瞰図である。 輪郭ポイントから接岸側面直線までの距離を矢印により明示した図である。 近接部位及び最短距離を明示した図である。 変形例に係る信頼度情報に含まれる指標及び信頼度を示す。 図２０に示される指標を明示した対象船舶及び接岸場所の俯瞰図である。

　本開示における好適な実施形態によれば、情報処理装置は、船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得する取得手段と、前記計測データに基づき、前記船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出する直線算出手段と、前記直線と前記被計測点の各々との距離に基づき、前記船舶と前記接岸場所との距離を算出する距離算出手段と、を有する。この態様によれば、情報処理装置は、計測装置が生成する計測データに基づき、船舶と接岸場所との距離を好適に算出することができる。

　上記情報処理装置の一態様では、情報処理装置は、前記直線に基づき、前記船舶に対する最近傍点を前記被計測点から探索する最近傍点探索手段をさらに有し、前記距離算出手段は、前記最近傍点に基づき、前記距離を算出する。この態様により、情報処理装置は、直線に基づき算出した最近傍点を用いて、船舶と接岸場所との距離を好適に算出することができる。

　上記情報処理装置の他の一態様では、前記計測装置は、第１計測装置と、第２計測装置とを含み、前記直線算出手段は、前記第１計測装置が計測した第１計測データの被計測点から前記直線に基づき探索した前記船舶に対する第１最近傍点と、前記第２計測装置が計測した第２計測データの被計測点から前記直線に基づき探索した前記船舶に対する第２最近傍点とを結ぶ第２直線を算出し、前記距離算出手段は、前記第２直線に基づき、前記距離を算出する。この態様により、情報処理装置は、接岸場所に沿った直線を的確に算出することができる。

　上記情報処理装置の他の一態様では、前記直線算出手段は、前記第２直線と、当該第２直線の前に算出された前記直線とが近似していない場合、前記第２直線に基づき前記第１最近傍点と前記第２最近傍点との再探索を行い、再探索された前記第１最近傍点及び前記第２最近傍点を結ぶ第３直線を算出し、前記距離算出手段は、前記第３直線に基づき、前記距離を算出する。この態様により、情報処理装置は、情報処理装置は、接岸場所に沿った直線をより的確に算出することができる。

　上記情報処理装置の他の一態様では、前記直線算出手段は、算出される直線が収束するまで、前記第１最近傍点と前記第２最近傍点との再探索及び前記直線の算出を繰り返す。この態様により、情報処理装置は、接岸場所に沿った直線として適した直線を好適に算出することができる。

　上記情報処理装置の他の一態様では、前記直線算出手段は、前記直線に対する前記被計測点のばらつきを表す指標が閾値以上である場合、現処理時刻より前に前記直線算出手段が算出した直線に基づき前記被計測点から探索した最近傍点に基づき、前記直線を算出する。この態様により、情報処理装置は、直線に対して計測データのばらつきがある場合であっても、接岸場所に沿った直線を的確に算出することができる。

　上記情報処理装置の他の一態様では、前記直線算出手段は、前記直線に対する前記被計測点のばらつきを表す指標が閾値以上であり、かつ、前記現処理時刻より所定時間以内に算出された前記直線が存在しない場合、前記船舶の向きと平行な直線に基づき前記被計測点から探索した最近傍点に基づき、前記直線を算出する。この態様により、情報処理装置は、直線に対して計測データのばらつきがあり、かつ、直近に算出された直線が存在しない場合であっても、接岸場所に沿った直線を的確に算出することができる。

　上記情報処理装置の他の一態様では、情報処理装置は、前記船舶の輪郭ポイントから前記直線へ下した垂線の長さの中の最小となるものを抽出し、前記船舶の船体から前記接岸場所までの最短距離を算出する最短対岸距離算出手段と、前記接岸場所に最も近接する前記船舶の部位を特定する近接部位特定手段と、をさらに有する。この態様により、情報処理装置は、船舶の船体から接岸場所までの最短距離を好適に算出し、接岸場所に最も近接する船舶の部位を特定することが可能となる。

　本開示の他の好適な実施形態によれば、コンピュータが実行する制御方法であって、船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得し、前記計測データに基づき、前記船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出し、前記直線と前記被計測点の各々との距離に基づき、前記船舶と前記接岸場所との距離を算出する。コンピュータは、この制御方法を実行することで、船舶と接岸場所との距離を好適に算出することができる。

　本開示の他の好適な実施形態によれば、プログラムは、船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得し、前記計測データに基づき、前記船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出し、前記直線と前記被計測点の各々との距離に基づき、前記船舶と前記接岸場所との距離を算出する処理をコンピュータに実行させるプログラムである。コンピュータは、このプログラムを実行することで、船舶と接岸場所との距離を好適に算出することができる。好適には、上記プログラムは、記憶媒体に記憶される。

　以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

　（１）運転支援システムの概要
　図１（Ａ）～図１（Ｃ）は、本実施例に係る運航支援システムの概略構成である。具体的には、図１（Ａ）は、運航支援システムのブロック構成図を示し、図１（Ｂ）は、運航支援システムに含まれる船舶及び後述のライダ３の視野範囲（「計測範囲」又は「測距可能範囲」とも呼ぶ。）９０を例示した上面図であり、図１（Ｃ）は、船舶及びライダ３の視野範囲９０を後ろから示した図である。運航支援システムは、移動体である船舶と共に移動する情報処理装置１と、当該船舶に搭載されたセンサ群２とを有する。以後では、運転支援システムが搭載された船舶を「対象船舶」とも呼ぶ。

　情報処理装置１は、センサ群２と電気的に接続し、センサ群２に含まれる各種センサの出力に基づき、対象船舶の運航支援を行う。運航支援には、自動接岸（着岸）などの接岸支援などが含まれている。ここで、「接岸」とは、岸壁に対象船舶を着ける場合の他、桟橋等の構造体に対象船舶を着ける場合も含まれる。また、以後では、「接岸場所」とは、接岸の対象となる岸壁、桟橋等の構造体の総称であるものとする。情報処理装置１は、船舶に設けられたナビゲーション装置であってもよく、船舶に内蔵された電子制御装置であってもよい。

　センサ群２は、船舶に設けられた種々の外界センサ及び内界センサを含んでいる。本実施例では、センサ群２は、例えば、ライダ（Ｌｉｄａｒ：Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ、または、Ｌａｓｅｒ　Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）３を含んでいる。

　ライダ３は、水平方向の所定の角度範囲（図１（Ｂ）参照）および垂直方向の所定の角度範囲（図１（Ｃ）参照）に対してパルスレーザを出射することで、外界に存在する物体までの距離を離散的に測定し、当該物体の位置を示す３次元の点群データを生成する外界センサである。

　ライダ３は、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、照射したレーザ光の反射光（散乱光）を受光する受光部と、受光部が出力する受光信号に基づくスキャンデータを出力する出力部とを有する。レーザ光を照射する方向（走査位置）ごとに計測されるデータは、受光部が受光したレーザ光に対応する照射方向と、上述の受光信号に基づき特定される当該レーザ光の応答遅延時間とに基づき生成される。以後では、ライダ３の計測範囲内においてレーザ光が照射されることにより計測された点又はそのデータを「被計測点」とも呼ぶ。

　図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）の例では、ライダ３として、対象船舶の左舷前方に向けられたライダと、対象船舶の左舷後方に向けられたライダと、対象船舶の右舷前方に向けられたライダと、対象船舶の右舷後方に向けられたライダと、が夫々船舶に設けられている。そして、対象船舶が接岸場所に近づいた場合、対象船舶が接岸場所に横付けする側に設けられた対象船舶の前方のライダ３と後方のライダ３とにより、接岸場所を計測した点群データが夫々生成されることになる。以後では、接岸場所を計測する前方のライダ３を「前方ライダ」と呼び、接岸場所を計測する後方のライダ３を「後方ライダ」と呼ぶ。前方計測ライダ及び後方計測ライダは、「第１計測装置」及び「第２計測装置」の一例である。なお、ライダ３の配置は図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）の例に限定されない。

　ライダ３は、上述したスキャン型のライダに限らず、２次元アレイ状のセンサの視野にレーザ光を拡散照射することによって３次元データを生成するフラッシュ型のライダであってもよい。ライダ３は、本発明における「計測装置」の一例である。

　（２）情報処理装置の構成
　図２は、情報処理装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置１は、主に、インターフェース１１と、メモリ１２と、コントローラ１３と、を有する。これらの各要素は、バスラインを介して相互に接続されている。

　インターフェース１１は、情報処理装置１と外部装置とのデータの授受に関するインターフェース動作を行う。本実施例では、インターフェース１１は、センサ群２の各センサから出力データを取得し、コントローラ１３へ供給する。また、インターフェース１１は、例えば、コントローラ１３が生成した対象船舶の制御に関する信号を、対象船舶の運転を制御する対象船舶の各構成要素に供給する。例えば、対象船舶は、エンジンや電気モータなどの駆動源と、駆動源の駆動力に基づき進行方向の推進力を生成するスクリューと、駆動源の駆動力に基づき横方向の推進力を生成するスラスターと、船舶の進行方向を自在に定めるための機構である舵等とを備える。そして、自動接岸などの自動運転時には、インターフェース１１は、コントローラ１３が生成した制御信号を、これらの各構成要素に供給する。なお、対象船舶に電子制御装置が設けられている場合には、インターフェース１１は、当該電子制御装置に対し、コントローラ１３が生成した制御信号を供給する。インターフェース１１は、無線通信を行うためのネットワークアダプタなどのワイヤレスインターフェースであってもよく、ケーブル等により外部装置と接続するためのハードウェアインターフェースであってもよい。また、インターフェース１１は、入力装置、表示装置、音出力装置等の種々の周辺装置とのインターフェース動作を行ってもよい。

　メモリ１２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリなどの各種の揮発性メモリ及び不揮発性メモリにより構成される。メモリ１２は、コントローラ１３が所定の処理を実行するためのプログラムが記憶される。なお、コントローラ１３が実行するプログラムは、メモリ１２以外の記憶媒体に記憶されてもよい。

　また、メモリ１２には、本実施例において情報処理装置１が実行する処理に必要な情報が記憶される。例えば、メモリ１２には、接岸場所の位置に関する情報を含む地図データが記憶されてもよい。他の例では、メモリ１２には、ライダ３が１周期分の走査を行った場合に得られる点群データに対してダウンサンプリングを行う場合のダウンサンプリングのサイズに関する情報が記憶される。

　コントローラ１３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＴＰＵ（Ｔｅｎｓｏｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などの１又は複数のプロセッサを含み、情報処理装置１の全体を制御する。この場合、コントローラ１３は、メモリ１２等に記憶されたプログラムを実行することで、対象船舶の運転支援等に関する処理を行う。

　また、コントローラ１３は、機能的には、接岸場所検出部１５と、接岸パラメータ算出部１６と、を有する。接岸場所検出部１５は、ライダ３が出力する点群データに基づき、接岸場所の検出に関する処理を行う。接岸パラメータ算出部１６は、接岸場所への接岸に必要なパラメータ（「接岸パラメータ」とも呼ぶ。）の算出を行う。ここで、接岸パラメータには、対象船舶から接岸場所までの距離（対岸距離）、対象船舶の接岸場所への進入角度、対象船舶が接岸場所へ近づく速度（接岸速度）などが含まれる。また、接岸パラメータ算出部１６は、接岸場所検出部１５の処理結果及び接岸パラメータに基づき、接岸場所への接岸に関する信頼度を表す情報（「信頼度情報」とも呼ぶ。）を算出する。そして、コントローラ１３は、「取得手段」、「直線算出手段」、「最近傍点探索手段」、「距離算出手段」及びプログラムを実行するコンピュータ等として機能する。

　なお、コントローラ１３が実行する処理は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現してもよい。また、コントローラ１３が実行する処理は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）又はマイコン等の、ユーザがプログラミング可能な集積回路を用いて実現してもよい。この場合、この集積回路を用いて、コントローラ１３が本実施例において実行するプログラムを実現してもよい。

　（３）接岸支援処理の概要
　次に、情報処理装置１が実行する接岸支援処理の概要について説明する。情報処理装置１は、前方ライダが生成した点群データと、後方ライダが生成した点群データと基づき、接岸場所の側面に沿った直線（「接岸側面直線Ｌ」とも呼ぶ。）を生成する。そして、情報処理装置１は、接岸側面直線Ｌに基づき、対岸距離などの接岸パラメータを算出する。

　図３は、接岸支援処理に関する接岸場所検出部１５及び接岸パラメータ算出部１６の機能ブロック図である。接岸場所検出部１５は、機能的には、法線ベクトル算出ブロック２０と、視野・検出面特定ブロック２１と、法線数特定ブロック２２と、平均・分散算出ブロック２３と、接岸状況判定ブロック２４とを有する。また、接岸パラメータ算出部１６は、機能的には、直線算出ブロック２７と、対岸距離算出ブロック２８と、進入角度算出ブロック２９と、接岸速度算出ブロック３０と、信頼度情報生成ブロック４０とを有する。

　法線ベクトル算出ブロック２０は、接岸場所が存在する方向に対してライダ３が生成する点群データに基づき、接岸場所が形成する面（「接岸面」とも呼ぶ。）の法線ベクトルを算出する。この場合、法線ベクトル算出ブロック２０は、例えば、対象船舶において接岸側を計測範囲に含む前方ライダ及び後方ライダが夫々生成する点群データに基づき、上述の法線ベクトルを算出する。ライダ３の計測範囲及び接岸場所の方向に関する情報は、例えばメモリ１２等に予め登録されていてもよい。

　この場合、法線ベクトル算出ブロック２０は、好適には、点群データのダウンサンプリングと、レーザ光が水面で反射することで得られたデータ（「水面反射データ」とも呼ぶ。）の除去と、を夫々行うとよい。

　この場合、まず、法線ベクトル算出ブロック２０は、ライダ３が生成する点群データに対し、水面位置より下方に存在するデータを、水面反射データ（即ち誤検出データ）として除去する。なお、法線ベクトル算出ブロック２０は、例えば、周辺に水面以外の物体が存在しないときにライダ３が生成する点群データの高さ方向の平均値等に基づき、水面位置を推定する。そして、法線ベクトル算出ブロック２０は、水面反射データを除去後の点群データに対し、所定サイズの格子空間毎に被計測点を統合する処理であるダウンサンプリングを行う。そして、法線ベクトル算出ブロック２０は、ダウンサンプリング後の点群データにより示される各被計測点について、周辺の複数の被計測点を用いて法線ベクトルを算出する。なお、ダウンサンプリングは、水面で反射したデータの除去の前に実行されてもよい。

　視野・検出面特定ブロック２１は、ライダ３の視野角内に存在する接岸場所の面（「視野内面」とも呼ぶ。）と、法線ベクトル算出ブロック２０が算出した法線ベクトルに基づき検出した接岸場所の面（「検出面」とも呼ぶ。）との特定を行う。この場合、視野・検出面特定ブロック２１は、視野内面及び検出面として、接岸場所の上面又は／及び側面が含まれているか否かの特定を行う。

　法線数特定ブロック２２は、法線ベクトル算出ブロック２０が算出した法線ベクトルのうち、鉛直方向の法線ベクトルと、それに垂直な方向（即ち水平方向）の法線ベクトルとを夫々抽出し、鉛直方向の法線ベクトルの本数と、水平方向の法線ベクトルの本数とを算出する。ここでは、法線数特定ブロック２２は、鉛直方向の法線ベクトルを、接岸場所の上面の被計測点に対する法線、水平方向の法線ベクトルを、接岸場所の側面の被計測点に対する法線を表すものとみなし、夫々の本数を接岸場所に関する信頼度の一指標として算出している。

　平均・分散算出ブロック２３は、法線ベクトル算出ブロック２０が算出した法線ベクトルのうち、鉛直方向の法線ベクトルと、それに垂直な方向（即ち水平方向）の法線ベクトルとを夫々抽出し、鉛直方向の法線ベクトルの平均及び分散と、水平方向の法線ベクトルの平均及び分散を算出する。

　接岸状況判定ブロック２４は、同一の点群データに基づき特定又は算出された、視野・検出面特定ブロック２１、法線数特定ブロック２２、平均・分散算出ブロック２３の各処理結果を、当該点群データの生成時点での接岸場所の検出状況を表す判定結果として取得する。そして、接岸状況判定ブロック２４は、視野・検出面特定ブロック２１、法線数特定ブロック２２、平均・分散算出ブロック２３の各処理結果を、接岸場所の検出状況の判定結果として、接岸パラメータ算出部１６に供給する。

　直線算出ブロック２７は、法線ベクトル算出ブロック２０の処理結果等に基づき、前方ライダが生成する点群データ及び後方ライダが生成する点群データから、夫々、接岸場所の側面を構成する点群データ（「側面点群データ」とも呼ぶ。）を抽出する。例えば、直線算出ブロック２７は、水平方向を向いた法線ベクトルとなる被計測点のデータを、側面点群データとして抽出する。そして、直線算出ブロック２７は、前方ライダの側面点群データから探索した最近傍点と、後方ライダの側面点群データから探索した最近傍点とに基づき、接岸側面直線Ｌ（詳しくは直線を表す式）を生成する。接岸側面直線Ｌの算出方法の詳細は後述する。

　対岸距離算出ブロック２８は、直線式生成ブロック２７が生成する接岸側面直線Ｌに基づき、対象船舶と接岸場所との最短距離に相当する対岸距離を算出する。ここで、対岸距離算出ブロック２８は、例えば、接岸側面直線Ｌと各ライダ３（即ち前方ライダと後方ライダとの各々）との最短距離を対岸距離として算出する。また、船舶中心位置等の基準点から接岸側面直線Ｌまでの最短距離を対岸距離として算出してもよい。なお、対岸距離算出ブロック２８は、ライダ３ごとの最短距離を対岸距離とみなす代わりに、対岸距離をライダ３毎の最短距離のうち短い距離を対岸距離として定めてもよく、これらの最短距離の平均を対岸距離として定めてもよい。

　進入角度算出ブロック２９は、直線式生成ブロック２７が生成した接岸側面直線Ｌに基づき、接岸場所に対する対象船舶の進入角度を算出する。具体的には、進入角度算出ブロック２９は、正接を規定する２つの引数から逆正接（アーク・タンジェント）を求める関数である「ａｔａｎ２」を用いて進入角度を算出する。より詳しくは、進入角度算出ブロック２９は、接岸側面直線Ｌの方向ベクトルから、関数ａｔａｎ２の計算により、進入角度を算出する。

　接岸速度算出ブロック３０は、対岸距離算出ブロック２８が算出した対岸距離に基づき、接岸場所に対象船舶が近づく速度である接岸速度を算出する。例えば、接岸速度算出ブロック３０は、対岸距離（最短距離）の時間変化を接岸速度として算出する。

　信頼度情報生成ブロック４０は、接岸状況判定ブロック２４、直線算出ブロック２７、対岸距離算出ブロック２８及び進入角度算出ブロック２９の処理結果に基づき、信頼度情報を生成する。信頼度情報の詳細については後述する。

　次に、法線ベクトル算出ブロック２０、法線数特定ブロック２２及び平均・分散算出ブロック２３の処理の具体例について図４を参照して説明する。

　図４（Ａ）は、対象船舶の船体を基準とした船体座標系の一例を示す。図４（Ａ）に示すように、ここでは、対象船舶の正面（前進）方向を「ｘ」座標、対象船舶の側面方向を「ｙ」座標、対象船舶の高さ方向を「ｚ」座標とする。そして、ライダ３が計測した、ライダ３を基準とした座標系の計測データは、図４（Ａ）に示す船体座標系に変換される。なお、移動体に設置されたライダを基準とした座標系の点群データを移動体の座標系に変換する処理については、例えば、国際公開ＷＯ２０１９／１８８７４５などに開示されている。

　図４（Ｂ）は、接岸場所である岸壁をライダ３が捉えている様子を示している。図４（Ｃ）は、接岸場所である岸壁に対し、ライダ３が計測した計測位置を表す被計測点及び被計測点に基づき算出した法線ベクトルを明示した接岸場所（ここでは岸壁）の斜視図である。図４（Ｃ）では、被計測点を丸により示し、法線ベクトルを矢印により示している。ここでは、岸壁の上面及び側面の両方がライダ３により計測できた例が示されている。

　図４（Ｃ）に示すように、法線ベクトル算出ブロック２０は、岸壁の側面及び上面の被計測点に対する法線ベクトルを算出する。法線ベクトルは、対象とする平面や曲面に垂直なベクトルであるため、面として構成可能な複数の被計測点を用いて算出される。したがって、縦横が所定長の格子あるいは半径が所定長の円を設定し、その内部に存在する被計測点を用いて計算する。この場合、法線ベクトル算出ブロック２０は、被計測点毎に法線ベクトルを算出してもよく、所定間隔毎に法線ベクトルを算出してもよい。そして、法線数特定ブロック２２は、ｚ成分が所定の閾値より大きい法線ベクトルを、鉛直方向を向いた法線ベクトルであると判定する。なお、法線ベクトルは、単位ベクトル化されているものとする。また、ｚ成分が所定の閾値未満となる法線ベクトルを、水平方向を向いた法線ベクトルであると判定する。そして、法線数特定ブロック２２は、鉛直方向の法線ベクトルの本数（ここでは５本）と水平方向の法線ベクトル（ここでは４本）とを特定する。さらに、平均・分散算出ブロック２３は、鉛直方向の法線ベクトルの平均及び分散と、水平方向の法線ベクトルの平均及び分散を算出する。なお、エッジ部分は、その周辺の被計測点が上面であったり側面であったりするため、斜めの方向になる。

　（４）接岸側面直線の生成方法の詳細
　次に、接岸側面直線Ｌの生成方法（第１生成方法及び第２生成方法）について説明する。

　（４－１）第１生成方法
　第１生成方法では、接岸パラメータ算出部１６は、まず、前方ライダの側面点群データに基づき暫定的な接岸側面直線Ｌ（「第１接岸側面直線Ｌ１」とも呼ぶ。）を生成し、後方ライダの側面点群データに基づき暫定的な接岸側面直線Ｌ（「第２接岸側面直線Ｌ２」とも呼ぶ。）を生成する。そして、接岸パラメータ算出部１６は、第１接岸側面直線Ｌ１に基づき前方ライダの側面点群データから最近傍点を探索し、第２接岸側面直線Ｌ２に基づき後方ライダの側面点群データから最近傍点を探索する。その後、接岸パラメータ算出部１６は、これらの最近傍点同士を結んだ直線を生成し、生成した直線を用いて再び同一手順により最近傍点を探索し、探索した最近傍点を結ぶ直線を生成する。そして、接岸パラメータ算出部１６は、生成する直線の式に変化がなくなり収束したと判定した場合、収束後の直線を接岸側面直線Ｌとして設定する。この処理により、接岸パラメータ算出部１６は、接岸場所の先端部分の点を最近傍点として抽出し、接岸場所の先端部分を通る直線を接岸側面直線Ｌとして好適に定める。なお、後述するように、直線を繰り返し算出する処理は、次の点群データ出力時刻（即ち点群データのフレーム周期に基づく次の処理時刻）まで余裕がある場合に限り実行及び継続されるとよい。

　図５（Ａ）～（Ｃ）は、第１生成方法の処理の流れを表す図である。まず、図５（Ａ）に示すように、接岸パラメータ算出部１６は、前方ライダの側面点群データから第１接岸側面直線Ｌ１を生成し、この直線を用いて前方ライダの側面点群データの被計測点から対象船舶に最も近い最近傍点「ｐ１」を抽出する。同様に、接岸パラメータ算出部１６は、後方ライダの側面点群データから第２接岸側面直線Ｌ２を生成し、この直線を用いて後方ライダの側面点群データの被計測点から対象船舶に最も近い最近傍点「ｐ２」を抽出する。

　次に、図５（Ｂ）に示すように、接岸パラメータ算出部１６は、最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２を結ぶ暫定直線「Ｌ′」を生成し、暫定直線Ｌ′を用いて、前方ライダの側面点群データの被計測点から最近傍点「ｐ′１」を抽出し、後方ライダの側面点群データの被計測点から最近傍点「ｐ′２」を抽出する。そして、図５（Ｃ）に示すように、接岸パラメータ算出部１６は、最近傍点ｐ′１及び最近傍点ｐ′２を結ぶ直線「Ｌ′′」を生成し、暫定直線Ｌ′と暫定直線Ｌ′′が近似していることから、最後に算出した暫定直線Ｌ′′を、接岸側面直線Ｌとして設定する。なお、暫定直線Ｌ′と暫定直線Ｌ′′の近似判定では、例えば、接岸パラメータ算出部１６は、互いの単位ベクトルのｘ、ｙ、ｚの各要素の差分をとり、その最大値が閾値以上の場合に近似していないと判定し、閾値未満の場合に近似していると判定する。その後、接岸パラメータ算出部１６は、接岸側面直線Ｌに基づき、対岸距離の算出などを行う。暫定直線Ｌ′は「第１直線」の一例であり、暫定直線Ｌ′′は「第２直線」の一例である。また、最近傍点ｐ１と最近傍点ｐ′１は「第１最近傍点」の一例であり、最近傍点ｐ２と最近傍点ｐ′２は「第２最近傍点」の一例である。

　ここで、図５（Ａ）に示す最近傍点ｐ１の算出方法の詳細について、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照して説明する。図６（Ａ）は、第１接岸側面直線Ｌ１及び最近傍点ｐ１を明示した上面図であり、図６（Ｂ）は、最近傍点ｐ１の探索に用いる単位ベクトル「ｕ」を明示した図である。

　まず、接岸パラメータ算出部１６は、前方ライダの側面点群データを対象にして主成分分析や最小二乗法を適用することで、以下の式（１）に示される第１接岸側面直線Ｌ１を生成する。

　ここで、「［ｘ_０　ｙ_０　ｚ_０］^Ｔ」は前方ライダの側面点群データが示す被計測点の重心点を示し、「［ａ　ｂ　ｃ］^Ｔ」は方向ベクトルを示し、「ｔ」は媒介変数を示す。例えば、主成分分析を行う場合には、最も大きい固有値に対応する固有ベクトルが第１接岸側面直線Ｌ１の方向ベクトルとなる。

　そして、接岸パラメータ算出部１６は、第１接岸側面直線Ｌ１に対して２次元平面において垂直となる単位ベクトルｕを、以下の式（２）に示されるように算出する。

　そして、前方ライダの側面点群データの被計測点を表すデータｐの（ｘ，ｙ）成分と単位ベクトルｕとの内積は、データｐのベクトルｕへの射影に相当することから、図６（Ｂ）に示される距離「ｄ」に関する以下の式（３）が成立する。

　よって、接岸パラメータ算出部１６は、距離ｄを、以下の式（４）に基づき算出する。

　そして、接岸パラメータ算出部１６は、前方ライダの側面点群データが表す各被計測点に対して式（４）に基づく距離を算出し、その中で最も短い距離を示す被計測点のデータを最近傍点ｐ１として抽出する。同様に、接岸パラメータ算出部１６は、後方ライダの側面点群データが表す各被計測点に対して式（４）に基づく距離を算出し、その中で最も短い距離を示す被計測点のデータを最近傍点ｐ２として抽出する。

　次に、最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２に基づく暫定直線Ｌ′について補足説明する。図７（Ａ）～図７（Ｃ）は、最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２に基づく暫定直線Ｌ′の算出及び暫定直線Ｌ′に基づく対岸距離の算出の処理の流れを示した図である。図７（Ａ）は、第１接岸側面直線Ｌ１に基づき探索された最近傍点ｐ１と、第２接岸側面直線Ｌ２に基づき探索された最近傍点ｐ２とを示した図である。そして、図７（Ｂ）は、最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２を結んだ暫定直線Ｌ′を示した図である。図７（Ｃ）は、前方ライダの位置から暫定直線Ｌ′までの垂線の長さ、及び、後方ライダの位置から暫定直線Ｌ′までの垂線の長さを夫々対岸距離として算出する処理を示している。

　ここで、図７（Ａ）～図７（Ｃ）に示されるように、前方ライダの側面点群データから探索された最近傍点ｐ１と後方ライダの側面点群データから探索された最近傍点ｐ２とを結んだ暫定直線Ｌ′は、接岸場所の側面に対してほぼ平行なものとなっている。よって、このような暫定直線Ｌ′を接岸側面直線Ｌとして用いることで、情報処理装置１は、対岸距離などの各種接岸パラメータを正確に算出することが可能となる。なお、前方と後方の基準点から、接岸側面直線Ｌへの垂線の長さをそれぞれ求めるには、図６（Ｂ）の点ｐを、接岸側面直線Ｌ上の点である最近傍点ｐ１あるいは最近傍点ｐ２のいずれかに設定すればよく、式（４）により算出することができる。

　また、好適には、接岸パラメータ算出部１６は、次の点群データ出力時刻まで余裕がある場合、接岸側面直線Ｌをより正確なものとするために暫定直線Ｌ′を更新する処理を行う。この場合、例えば、接岸パラメータ算出部１６は、現時刻から次の点群データ出力時刻までの時間長が予め定めた閾値以上である場合に、次の点群データ出力時刻まで余裕があると判定する。

　図８（Ａ）～図８（Ｃ）は、暫定直線Ｌ′を更新した暫定直線Ｌ′′を算出する処理の流れを示す。図８（Ａ）は、第１接岸側面直線Ｌ１に基づき探索された最近傍点ｐ１と、第２接岸側面直線Ｌ２に基づき探索された最近傍点ｐ２とを示した図である。図８（Ｂ）は、最近傍点ｐ１と最近傍点ｐ２とを結ぶ暫定直線Ｌ′と、暫定直線Ｌ′に基づき前方ライダの側面点群データから探索された最近傍点ｐ′１と、暫定直線Ｌ′に基づき後方ライダの側面点群データから探索された最近傍点ｐ′２とを示した図である。図８（Ｃ）は、最近傍点ｐ′１と最近傍点ｐ′２とを結んだ暫定直線Ｌ′′を示した図である。

　この場合、接岸パラメータ算出部１６は、第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２の各々の方向ベクトルと、暫定直線Ｌ′の方向ベクトルとを比較し、これらの差異が所定の閾値以上である場合、処理が収束していないことから暫定直線Ｌ′を更新する必要があると判定する。よって、この場合、接岸パラメータ算出部１６は、図８（Ｂ）に示すように、暫定直線Ｌ′を用いて、前方ライダの側面点群データから最近傍点ｐ′１を探索し、後方ライダの側面点群データから最近傍点ｐ′２を探索する。そして、接岸パラメータ算出部１６は、図８（Ｃ）に示すように、最近傍点ｐ′１と最近傍点ｐ′２とを結んだ暫定直線Ｌ′′を算出し、暫定直線Ｌ′′を接岸側面直線Ｌとみなして対岸距離の算出などを行う。図８（Ｃ）における２本の対岸距離の矢印は、図７（Ｃ）と比べて、より正確なものとなっていることがわかる。このようにすることで、接岸パラメータ算出部１６は、より正確に接岸側面直線Ｌを算出して対岸距離などの各種接岸パラメータを正確に算出することが可能となる。

　なお、第１生成方法の詳細な処理フローについては、図１５を参照して後述する。

　ここで、第１生成方法の効果について補足説明する。一般に、対岸距離を求めるためには、２次元平面において、接岸場所に照射した点群データの中から最も接岸場所の先端近くにある点（即ち最近傍点）を抽出する必要がある。一方、ライダ３の計測方向や接岸場所に対する船舶の向きによっては、ライダ３から各点までの距離の単純比較では、最近傍点を的確に抽出することができない。

　図９（Ａ）は、抽出すべき最近傍点を明示した図である。図９（Ｂ）は、ライダ３の計測距離が最も短い被計測点のデータを最近傍点として抽出した例を示す。また、図９（Ｃ）は、船舶座標系のｙ座標のみの値を比較し、最も船舶原点に近い点を最近傍点として抽出した例を示す。ライダ３の計測距離が最も短い被計測点のデータを最近傍点として抽出する方法（図９（Ｂ）参照）や、船舶座標系のｙ座標のみの値を比較し、最も船舶原点に近い点を最近傍点として抽出する方法（図９（Ｃ）参照）では、最も岸壁先端に近い位置にある点（図９（Ａ）参照）が最近傍点として的確に抽出されない。以上を勘案し、第１生成方法では、接岸パラメータ算出部１６は、前方ライダの点群データに基づく第１接岸側面直線Ｌ１を用いて探索した最近傍点ｐ１と、後方ライダの点群データに基づく第２接岸側面直線Ｌ２を用いて探索した最近傍点ｐ２とを夫々探索し、これらを結ぶ直線を算出する。これにより、接岸場所の先端を通る接岸側面直線Ｌを生成できるため、対岸距離などの各種接岸パラメータを正確に算出することが可能となる。また、接岸場所が平坦性の乏しい岸壁であったとしても、直線を更新する処理を繰り返し実行することで、接岸場所の先端を通る接岸側面直線Ｌを生成できる。

　（４－２）第２生成方法
　第２生成方法では、接岸パラメータ算出部１６は、第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２の算出後、各直線に対する側面点群データの分散が所定の閾値以上である場合には、過去に算出した接岸側面直線Ｌに基づき最近傍点の探索を行う。なお、「分散」は、「ばらつきを表す指標」の一例であり、以後において、分散に代えて標準偏差が用いられてもよい。

　一般に、ライダ３で捉えた岸壁が平坦性の乏しい接岸場所である場合、側面点群データのばらつきが多くなり、生成される接岸側面直線Ｌが不正確になる。そして、平坦性が乏しい岸壁に対する側面点群データに基づき接岸側面直線Ｌを生成すると、側面点群データが表す被計測点の接岸側面直線Ｌに対する分散が大きくなる。

　以上を勘案し、第２生成方法では、接岸パラメータ算出部１６は、現処理時刻で得られた側面点群データの各点の第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２に対する標準偏差が所定の閾値（例えば、σ＞０．５）以上の場合、当該側面点群データに基づく接岸側面直線Ｌの算出は行わない。図１０は、第１接岸側面直線Ｌ１及び前方ライダの側面点群データの被計測点を表した図である。図１０では、第１接岸側面直線Ｌ１に対する前方ライダの側面点群データの被計測点の分散を表す「σ^２」が明示されている。

　そして、接岸パラメータ算出部１６は、過去の所定時間内（例えば１秒以内）に生成した接岸側面直線Ｌがある場合、当該接岸側面直線Ｌに基づき、現処理時刻での最近傍点の探索及び接岸側面直線Ｌの算出を行う。一方、接岸パラメータ算出部１６は、過去の所定時間内（例えば１秒以内）に生成した接岸側面直線Ｌがない場合、接岸パラメータ算出部１６は、対象船舶の向きに平行な直線に基づき、現処理時刻での最近傍点の探索及び接岸側面直線Ｌの算出を行う。

　図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）は、過去の所定時間内に生成した接岸側面直線Ｌが存在する場合の処理の流れを示した図である。

　まず、接岸パラメータ算出部１６は、所定時間内に生成した過去の接岸側面直線Ｌが存在する場合、図１１（Ａ）に示すように、当該過去の接岸側面直線Ｌに基づき、前方ライダの側面点群データと後方ライダの側面点群データとから夫々最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２を探索する。この場合、接岸パラメータ算出部１６は、過去の接岸側面直線Ｌの方向ベクトルに垂直なベクトルを用いて各被計測点までの距離を算出することで、最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２を決定する。

　次に、接岸パラメータ算出部１６は、図１１（Ｂ）に示すように、最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２を結んだ暫定直線Ｌ′を生成し、暫定直線Ｌ′に基づき、前方ライダの側面点群データと後方ライダの側面点群データとから夫々最近傍点ｐ′１及び最近傍点ｐ′２を探索する。さらに、接岸パラメータ算出部１６は、図１１（Ｃ）に示すように、最近傍点ｐ′１及び最近傍点ｐ′２を通る暫定直線Ｌ′′を生成する。その後、暫定直線Ｌ′と暫定直線Ｌ′′とが近似していない場合には、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線Ｌ′′を用いて再び同一手順により最近傍点を探索し、探索した最近傍点を結ぶ直線を生成する処理を繰り返す。一方、接岸パラメータ算出部１６は、生成する直線の式に変化がなくなり収束した（即ち更新前後の直線が近似する）と判定した場合、収束後の直線を接岸側面直線Ｌとして設定し、対岸距離の算出などを行う。そして、図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）の例では、徐々に最近傍点が岸壁の先端部分に近づいていき、直線が岸壁先端を通るものに近づいていく様子がわかる。

　図１２（Ａ）～図１２（Ｃ）は、過去の所定時間内に生成した接岸側面直線Ｌが存在しない場合の処理の流れを示した図である。

　この場合、接岸パラメータ算出部１６は、図１２（Ａ）に示すように、対象船舶の向きと平行な直線を第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２として夫々設定し、当該第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２に基づき、最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２を探索する。次に、接岸パラメータ算出部１６は、図１２（Ｂ）に示すように、最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２を結んだ暫定直線Ｌ′を生成し、暫定直線Ｌ′に基づき、前方ライダの側面点群データと後方ライダの側面点群データとから夫々最近傍点ｐ′１及び最近傍点ｐ′２を探索する。さらに、接岸パラメータ算出部１６は、図１２（Ｃ）に示すように、最近傍点ｐ′１及び最近傍点ｐ′２を通る暫定直線Ｌ′′を生成する。その後、暫定直線Ｌ′と暫定直線Ｌ′′とが近似していない場合には、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線Ｌ′′を用いて再び同一手順により最近傍点を探索し、探索した最近傍点を結ぶ直線を生成する処理を繰り返す。一方、接岸パラメータ算出部１６は、生成する直線の式に変化がなくなり収束した（即ち更新前後の直線が近似する）と判定した場合、収束後の直線を接岸側面直線Ｌとして設定し、対岸距離の算出などを行う。そして、図１２（Ａ）～図１２（Ｃ）の例においても、徐々に最近傍点が岸壁の先端部分に近づいていき、直線が岸壁先端を通るものに近づいていく様子がわかる。

　なお、過去の所定時間内に生成した接岸側面直線Ｌが存在しない場合、対象船舶と岸壁の側面とのなす角度が大きいと、初期値の直線は本来算出すべき接岸側面直線Ｌとの差異が大きいため、収束するまでの繰り返し回数が多くなる傾向がある。従って、好適には、接岸パラメータ算出部１６は、次のライダ３の出力時刻までに余裕が無い場合は、直線の更新を途中で打ち切り、最後に算出した直線を接岸側面直線Ｌとして用いる。この場合においても、収束に近づいた直線は次回の初期値として活用されるため、この処理を継続することにより、時間内で収束が完了するようになっていく。

　第２生成方法の詳細な処理フローについては、図１６を参照して後述する。

　（５）信頼度情報の生成
　次に、信頼性情報の生成の具体例について説明する。信頼度情報生成ブロック４０は、接岸場所の検出時の視野角、接岸場所の面検出、法線ベクトルの本数及び分散等の各要素に対してフラグを生成し、生成したフラグのベクトルを信頼度情報として生成する。以後では、フラグは、「１」の場合には対応する要素の信頼度が高く、「０」の場合には対応する要素の信頼度が低いことを表すものとする。

　図１３は、信頼度情報生成ブロック４０が生成する信頼度情報のデータ構造の一例を示す。図１３に示すように、信頼度情報は、「上面」、「側面」、「直線」、「距離」、「角度」の項目を有する。また、項目「上面」は、サブ項目「視野角」、「検出」、「法線数」、「分散」を有し、項目「側面」は、「視野角」、「検出」、「法線数」、「分散」のサブ項目を有する。また、項目「直線」は、サブ項目「分散」を有し、項目「距離」は、サブ項目「変化量」、「変化率」を有し、項目「角度」は、サブ項目「変化量」を有する。

　ここで、信頼度情報生成ブロック４０は、項目「上面」のサブ項目「視野角」には、接岸場所の上面が視野角の範囲内である場合に「１」、上面が視野角外である場合に「０」となるフラグを登録する。また、信頼度情報生成ブロック４０は、項目「上面」のサブ項目「検出」には、接岸場所の上面が検出面である場合に「１」、上面が検出面でない場合に「０」となるフラグを登録する。また、信頼度情報生成ブロック４０は、項目「上面」のサブ項目「法線数」には、接岸場所の上面に対する法線ベクトルの本数が所定の閾値（例えば１０本）以上の場合に「１」、当該本数が閾値未満の場合に「０」となるフラグを登録する。また、信頼度情報生成ブロック４０は、項目「上面」のサブ項目「分散」には、接岸場所の上面に対する法線ベクトルのｘ，ｙ，ｚ成分の分散がいずれも所定の閾値（例えば１．０）未満の場合に「１」、当該いずれかの分散が閾値以上の場合に「０」となるフラグを登録する。また、信頼度情報生成ブロック４０は、項目「側面」の各サブ項目においても、項目「上面」の各サブ項目と同一規則により定めたフラグを登録する。

　また、信頼度情報生成ブロック４０は、項目「直線」のサブ項目「分散」には、第１生成方法又は第２生成方法のいずれかにより算出した接岸側面直線Ｌの信頼度を表すフラグを登録する。例えば、信頼度情報生成ブロック４０は、接岸側面直線Ｌに対する側面点群データの分散が所定の閾値未満の場合に「１」、当該分散が閾値以上の場合に「０」となるフラグを登録する。

　また、信頼度情報生成ブロック４０は、項目「距離」のサブ項目「変化量」には、対岸距離算出ブロック２８が算出する対岸距離の１時刻前からの変化量が所定の閾値（例えば１．０ｍ）未満である場合に「１」、当該変化量が閾値以上の場合に「０」となるフラグを登録する。また、信頼度情報生成ブロック４０は、項目「距離」のサブ項目「変化率」には、対岸距離算出ブロック２８が算出する対岸距離の１時刻前からの変化率が所定の閾値（例えば±１０％）未満である場合に「１」、当該変化率が閾値以上の場合に「０」となるフラグを登録する。また、信頼度情報生成ブロック４０は、項目「角度」のサブ項目「変化量」には、進入角度算出ブロック２９が算出する進入角度の１時刻前からの変化量が所定の閾値（例えば１．０度）未満である場合に「１」、当該変化量が閾値以上の場合に「０」となるフラグを登録する。

　なお、上述の各閾値は、例えば、メモリ１２等に予め記憶された適合値に設定される。また、信頼度情報は、ライダ３毎に生成されてもよい。

　このようなデータ構造を有する信頼度情報によれば、算出した対岸距離、接岸速度、進入角度の信頼度を把握することが可能となる。なお、信頼度情報の各サブ項目が「１」の場合に、最も信頼度が高いことになる。そして、情報処理装置１は、この信頼度情報に基づき、接岸時の駆動源の出力の調整などを行う。例えば、情報処理装置１は、信頼度情報が示す各サブ項目の合計値に応じて、接岸時の対象船舶の速度の上限値等を決定してもよい。この場合、情報処理装置１は、例えば、上述の合計値が小さいほど、接岸場所に関する情報の信頼性が低く、慎重に接岸する必要があると判断し、接岸時の対象船舶の速度の上限値を小さくする。

　（６）処理フロー
　（６－１）処理概要
　図１４は、本実施例における接岸支援処理の概要を表すフローチャートの一例である。情報処理装置１は、図１４のフローチャートの処理を繰り返し実行する。

　まず、情報処理装置１は、接岸場所方向の点群データを取得する（ステップＳ１１）。この場合、情報処理装置１は、例えば、対象船舶において接岸側を計測範囲に含むライダ３が生成する点群データを取得する。また、情報処理装置１は、取得した点群データのダウンサンプリング及び水面で反射したデータの除去をさらに行ってもよい。

　次に、情報処理装置１の接岸場所検出部１５は、ステップＳ１１で取得された点群データに基づき、法線ベクトルを算出する（ステップＳ１２）。さらに、接岸場所検出部１５は、ステップＳ１２において、法線ベクトルの本数及び法線ベクトルの分散等の算出を行う。また、接岸場所検出部１５は、ステップＳ１２の処理結果に基づき、視野内面及び検出面の特定を行う（ステップＳ１３）。

　次に、接岸パラメータ算出部１６は、接岸側面直線Ｌを算出する処理である接岸側面直線算出処理を実行する（ステップＳ１４）。第１生成方法に基づく接岸側面直線算出処理については図１５を参照して後述し、第２生成方法に基づく接岸側面直線算出処理については図１６を参照して後述する。

　次に、接岸パラメータ算出部１６は、ステップＳ１５で算出した接岸側面直線Ｌを用いて、接岸パラメータである対岸距離、進入角度、接岸速度を算出する（ステップＳ１５）。

　そして、接岸パラメータ算出部１６は、ステップＳ１３～ステップＳ１５での処理結果等に基づき、信頼度情報を生成する（ステップＳ１６）。その後、情報処理装置１は、信頼度情報に基づく船舶の制御を行う（ステップＳ１７）。これにより、情報処理装置１は、接岸状況を的確に反映した信頼度に基づいて、接岸に関する船舶の制御を的確に実行することができる。

　そして、情報処理装置１は、対象船舶が接岸（着岸）したか否か判定する（ステップＳ１８）。この場合、情報処理装置１は、例えば、センサ群２の出力信号又はインターフェース１１を介したユーザ入力等に基づき、対象船舶が接岸したか否か判定する。そして、情報処理装置１は、対象船舶が接岸したと判定した場合（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、フローチャートの処理を終了する。一方、情報処理装置１は、対象船舶が接岸していない場合（ステップＳ１８；Ｎｏ）、ステップＳ１１へ処理を戻す。

　（６－２）第１生成方法に基づく接岸側面直線算出処理
　図１５は、第１生成方法に基づく接岸側面直線算出処理のフローチャートの一例である。接岸パラメータ算出部１６は、図１５に示すフローチャートの処理を、図１４のステップＳ１４において実行する。

　まず、接岸パラメータ算出部１６は、前方ライダ及び後方ライダが夫々生成する点群データから、側面点群データを抽出する（ステップＳ２１）。そして、接岸パラメータ算出部１６は、前方ライダの側面点群データに基づいて第１接岸側面直線Ｌ１を算出し、後方ライダの側面点群データに基づいて第２接岸側面直線Ｌ２を算出する（ステップＳ２２）。

　そして、接岸パラメータ算出部１６は、第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２に夫々対応する最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２を探索する（ステップＳ２３）。この場合、接岸パラメータ算出部１６は、第１接岸側面直線Ｌ１に垂直なベクトルと前方ライダの側面点群データの各データ（被計測点の位置ベクトル）との内積に基づき最近傍点ｐ１を決定し、第２接岸側面直線Ｌ２に垂直なベクトルと後方ライダの側面点群データの各データとの内積に基づき最近傍点ｐ２を決定する。

　そして、接岸パラメータ算出部１６は、最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２を結ぶ暫定直線Ｌ′を算出する（ステップＳ２４）。そして、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線Ｌ′が第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２の両方と近似しているか否か判定する（ステップＳ２５）。例えば、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線Ｌ′と第１接岸側面直線Ｌ１との単位ベクトルの要素同士の最大差分値が所定値以下であり、かつ、暫定直線Ｌ′と第２接岸側面直線Ｌ２との単位ベクトルの要素同士の最大差分値が所定値以下である場合に、暫定直線Ｌ′が第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２と近似していると判定し、上記条件を満たさない場合に暫定直線Ｌ′が第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２と近似していないと判定する。

　そして、暫定直線Ｌ′が第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２の少なくともいずれかと近似していない場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、接岸パラメータ算出部１６は、次のライダ３の点群データの出力時刻まで時間的余裕があるか否か判定する（ステップＳ２６）。そして、暫定直線Ｌ′が第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２の両方と近似している場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、又は、次のライダ３の点群データの出力時刻まで余裕がない場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線を接岸側面直線Ｌに設定する（ステップＳ３０）。

　一方、時間的余裕がある場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線に対する最近傍点（最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２）を探索する（ステップＳ２７）。そして、接岸パラメータ算出部１６は、最近傍点を結ぶ暫定直線を新たに算出する（ステップＳ２８）。そして、接岸パラメータ算出部１６は、新たに算出した暫定直線は、前回の暫定直線と近似しているか否か判定する（ステップＳ２９）。そして、新たに算出した暫定直線は、前回の暫定直線と近似している場合（ステップＳ２９；Ｙｅｓ）、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線を接岸側面直線Ｌに設定する（ステップＳ３０）。一方、新たに算出した暫定直線が前回の暫定直線と近似していない場合（ステップＳ２９；Ｎｏ）、接岸パラメータ算出部１６は、ステップＳ２６へ処理を戻す。

　（６－３）第２生成方法に基づく接岸側面直線算出処理
　図１６は、第２生成方法に基づく接岸側面直線算出処理のフローチャートの一例である。接岸パラメータ算出部１６は、図１６に示すフローチャートの処理を、図１４のステップＳ１４において実行する。

　まず、接岸パラメータ算出部１６は、前方ライダ及び後方ライダが夫々生成する点群データから、側面点群データを抽出する（ステップＳ３１）。そして、接岸パラメータ算出部１６は、前方ライダの側面点群データに基づいて第１接岸側面直線Ｌ１を算出し、後方ライダの側面点群データに基づいて第２接岸側面直線Ｌ２を算出する（ステップＳ３２）。

　そして、接岸パラメータ算出部１６は、第１接岸側面直線Ｌ１に対する前方ライダの側面点群データの分散と、第２接岸側面直線Ｌ２に対する前方ライダの側面点群データとの分散とを算出する（ステップＳ３３）。そして、接岸パラメータ算出部１６は、算出したいずれかの分散が所定値以上であるか否か判定する（ステップＳ３４）。

　そして、接岸パラメータ算出部１６は、上述の分散のいずれかが所定値以上である場合（ステップＳ３４；Ｙｅｓ）、第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２を使用すべきでないと判定し、ステップＳ４２へ処理を進める。そして、接岸パラメータ算出部１６は、過去所定の時間内に生成した前回の接岸側面直線Ｌが存在するか否か判定する（ステップＳ４２）。そして、過去所定の時間内に生成した前回の接岸側面直線Ｌが存在する場合（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、当該接岸側面直線Ｌを暫定直線とし（ステップＳ４４）、その後ステップＳ３９へ処理を進める。一方、過去所定の時間内に生成した接岸側面直線Ｌが存在しない場合（ステップＳ４２；Ｎｏ）、接岸パラメータ算出部１６は、対象船舶の向きと平行な直線を第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２として生成する（ステップＳ４３）。

　一方、上述の分散のいずれもが所定値未満である場合（ステップＳ３４；Ｎｏ）、又はステップＳ４３の実行後、接岸パラメータ算出部１６は、第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２に夫々対応する最近傍点を探索する（ステップＳ３５）。そして、ステップＳ３５の後、接岸パラメータ算出部１６は、最近傍点を結ぶ暫定直線を算出する（ステップＳ３６）。

そして、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線が第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２の両方と近似しているか否か判定する（ステップＳ３７）。そして、暫定直線が第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２の少なくともいずれかと近似していない場合（ステップＳ３７；Ｎｏ）、接岸パラメータ算出部１６は、次のライダ３の点群データの出力時刻まで時間的余裕があるか否か判定する（ステップＳ３８）。そして、暫定直線Ｌ′が第１接岸側面直線Ｌ１及び第２接岸側面直線Ｌ２の両方と近似している場合（ステップＳ３７；Ｙｅｓ）、又は、次のライダ３の点群データの出力時刻まで余裕がない場合（ステップＳ３８；Ｎｏ）、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線を接岸側面直線Ｌに設定する（ステップＳ４５）。

　一方、時間的余裕がある場合（ステップＳ３８；Ｙｅｓ）、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線に対する最近傍点（最近傍点ｐ１及び最近傍点ｐ２）を探索する（ステップＳ３９）。そして、接岸パラメータ算出部１６は、最近傍点を結ぶ暫定直線を新たに算出する（ステップＳ４０）。そして、接岸パラメータ算出部１６は、新たに算出した暫定直線は、前回の暫定直線と近似しているか否か判定する（ステップＳ４１）。そして、新たに算出した暫定直線は、前回の暫定直線と近似している場合（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、接岸パラメータ算出部１６は、暫定直線を接岸側面直線Ｌに設定する（ステップＳ４５）。一方、新たに算出した暫定直線が前回の暫定直線と近似していない場合（ステップＳ４１；Ｎｏ）、接岸パラメータ算出部１６は、ステップＳ３８へ処理を戻す。

　（７）変形例
　（変形例１）
　情報処理装置１は、岸壁に最も近接する船体の部位(近接部位)と、その近接部位から岸壁までの最短距離を把握し、着岸や離岸時の操船に役立たせてもよい。

　この場合、情報処理装置１は、以下の（手順１）～（手順３）により、上述の近接部位及び最短距離を決定する。
　（手順１）自船の輪郭を表す複数のポイント(「輪郭ポイントＰｏ」とも呼ぶ。)から接岸側面直線Ｌまでの距離を算出
　（手順２）算出した輪郭ポイントＰｏから接岸側面直線Ｌまでの距離の中で，最小値を抽出
　（手順３）抽出した最小値を岸壁までの最短距離とするとともに、最小値となる輪郭ポイントＰｏを岸壁への近接部位として決定

　図１７は、輪郭ポイントＰｏを明示した対象船舶の俯瞰図である。例えば、メモリ１２には、対象船舶の輪郭位置を示す位置データである輪郭データが記憶されている。輪郭データは、対象船舶の輪郭を表す複数個（ここでは２４個）の輪郭ポイントＰｏが船舶座標系の座標として記録されたデータとなっている。ここでは、対象船舶の正面（前進）方向を「Ｘ_ｂ」座標、対象船舶の側面方向を「Ｙ_ｂ」座標、対象船舶の鉛直方向を「Ｚ_ｂ」座標とする。そして、ライダ３が計測した、ライダ３を基準とした座標系の計測データは、船舶座標系に変換される。なお、移動体に設置されたライダを基準とした座標系の点群データを移動体の座標系に変換する処理については、例えば、国際公開ＷＯ２０１９／１８８７４５などに開示されている。

　図１８は、輪郭ポイントＰｏから接岸側面直線Ｌまでの距離を矢印により明示した図である。これらの距離の算出は、上述した方法と同様、各輪郭ポイントＰｏから接岸側面直線Ｌまでの垂線の長さを求めることで実施される。ここでは、２４個の輪郭ポイントＰｏに対する上述の距離を示す矢印が明示されている。図１９は、近接部位及び最短距離を明示した図である。ここでは、（手順２）により抽出された最小値に相当する輪郭ポイントＰｏが近接部位として枠９０により強調表示され、かつ、近接部位から岸壁までの最短距離が矢印９１により示されている。

　したがって、変形例１によれば、対象岸壁に最も近接している船舶の部位と、岸壁までの距離が把握できるため、より安全で円滑な操船支援に役立つものとなる。

　（変形例２）
　図２０は、変形例に係る信頼度情報に含まれる指標及び信頼度を示す。図２１は、図２０に示される指標を明示した対象船舶及び接岸場所の俯瞰図である。なお、ここでは、接岸場所の被計測点を「対象点」とも呼ぶ。

　指標「ｃ_３」は、対象点の点数に基づく指標であり、ここでは一例として変数ｘを対象点の点数とした１次関数として表されている。指標「ｃ_２」は、対象点の標準偏差に基づく指標であり、ここでは一例として変数ｘを対象点の標準偏差とした１次関数として表されている。指標「ｃ_１」は、２台のライダ３により前方側と後方側の両方の岸壁を計測できたか否かを示す指標であり、ここでは一例として両方が計測できた場合を「１．０」とし、片方のみが計測できた場合を「０．０」としている。指標「ｃ_０」は、対象点の両端（接岸側面直線Ｌに沿った方向における両端）の間隔に基づく指標であり、変数ｘを上述の両端の間隔とした１次関数として表されている。また、指標ｃ_０～ｃ_３は０～１の範囲に制限するように算出される。

　演算信頼度「ｃ」は、上述した各指標ｃ_０～ｃ_３に基づく信頼度であり、ここでは、指標ｃ_０～ｃ_３に対する重要度に応じた重み係数「ｗ_０」～「ｗ_３」を用いた指標ｃ_０～ｃ_３の加重平均値となっている。また、重み係数ｗ_０～ｗ_３の設定値の一例が図示されている。各指標ｃ_０～ｃ_３は、いずれも０～１の範囲であるため、それらの加重平均値である演算信頼度ｃも０～１の範囲の数値として算出される。

　総合信頼度「ｒ」は、岸壁の側面の検出に関する信頼度である側面検出信頼度「ｑ_ｓ」と、岸壁の上面の検出に関する信頼度である上面検出信頼度「ｑ_ｕ」と、演算信頼度ｃとに基づく信頼度である。ここでは、各信頼度ｑ_ｓ、ｑ_ｕ、ｍ_０、ｍ_１、ｃに対する重要度に応じた重み係数「ｗ_ｑｓ」、「ｗ_ｑｕ」、「ｗ_ｃ」を用いた信頼度ｑ_ｓ、ｑ_ｕ、ｃの加重平均値となっている。また、重み係数ｗ_ｑｓ、ｗ_ｑｕ、ｗ_ｍ０、ｗ_ｍ１、ｗ_ｃの設定値の一例が図示されている。なお、情報処理装置１は、例えば、側面検出信頼度ｑ_ｓを、図１４に示す信頼度情報の項目「側面」に基づき算出し、上面検出信頼度ｑ_ｕを、同図の信頼度情報の項目「上面」に基づき算出してもよい。そして、側面検出信頼度ｑ_ｓと上面検出信頼度ｑ_ｕはいずれも、０～１の範囲となるように算出される。また、前方と後方の両方の岸壁を検出した場合は、前方岸壁の側面検出信頼度ｑ_ｓ０、後方岸壁の側面検出信頼度ｑ_ｓ１、前方岸壁の上面検出信頼度ｑ_ｕ０、後方岸壁の上面検出信頼度ｑ_ｕ１として算出する。側面検出信頼度ｑ_ｓと上面検出信頼度ｑ_ｕと演算信頼度ｃは、いずれも０～１の範囲であるため、それらの加重平均値である総合信頼度ｒも０～１の範囲の数値として算出される。したがって、総合信頼度ｒが１に近いほど、算出された接岸パラメータの信頼性が高く、総合信頼度ｒが０に近いほど、算出された接岸パラメータの信頼性が低いことがわかる。

　情報処理装置１は、変形例に係る各指標及び信頼度を含む信頼度情報に基づき、接岸時の駆動源の出力の調整などを好適に行うことができる。

　以上説明したように、情報処理装置１のコントローラ１３は、少なくとも、取得手段と、直線算出手段と、距離算出手段とを有する。取得手段は、船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得する。直線算出手段は、計測データに基づき、船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出する。距離算出手段は、直線と被計測点の各々との距離に基づき、船舶と接岸場所との対岸距離を算出する。コントローラ１３は、この処理を行うことで、対象の計測装置を基準とした船舶と接岸場所との対岸距離を的確に算出することができる。

　なお、上述した実施例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（Ｎｏｎ－Ｔｒａｓｉｔｏｒｙ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｒｅａｄａｂｌｅ　Ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータであるコントローラ等に供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記憶媒体（Ｔａｎｇｉｂｌｅ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記憶媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記憶媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。

　以上、実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。すなわち、本願発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。

　１　情報処理装置
　２　センサ群
　３　ライダ

Claims (11)

1. 　船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得する取得手段と、
   　前記計測データに基づき、前記船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出する直線算出手段と、
   　前記直線と前記被計測点の各々との距離に基づき、前記船舶と前記接岸場所との距離を算出する距離算出手段と、
   を有する情報処理装置。
2. 　前記直線に基づき、前記船舶に対する最近傍点を前記被計測点から探索する最近傍点探索手段をさらに有し、
   　前記距離算出手段は、前記最近傍点に基づき、前記距離を算出する、請求項１に記載の情報処理装置。
3. 　前記計測装置は、第１計測装置と、第２計測装置とを含み、
   　前記直線算出手段は、前記第１計測装置が計測した第１計測データの被計測点から前記直線に基づき探索した前記船舶に対する第１最近傍点と、前記第２計測装置が計測した第２計測データの被計測点から前記直線に基づき探索した前記船舶に対する第２最近傍点とを結ぶ第２直線を算出し、
   　前記距離算出手段は、前記第２直線に基づき、前記距離を算出する、請求項２に記載の情報処理装置。
4. 　前記直線算出手段は、前記第２直線と、当該第２直線の前に算出された前記直線とが近似していない場合、前記第２直線に基づき前記第１最近傍点と前記第２最近傍点との再探索を行い、再探索された前記第１最近傍点及び前記第２最近傍点を結ぶ第３直線を算出し、
   　前記距離算出手段は、前記第３直線に基づき、前記距離を算出する、請求項３に記載の情報処理装置。
5. 　前記直線算出手段は、算出される直線が収束するまで、前記第１最近傍点と前記第２最近傍点との再探索及び前記直線の算出を繰り返す、請求項４に記載の情報処理装置。
6. 　前記直線算出手段は、前記直線に対する前記被計測点のばらつきを表す指標が閾値以上である場合、現処理時刻より前に前記直線算出手段が算出した直線に基づき前記被計測点から探索した最近傍点に基づき、前記直線を算出する、請求項１～５のいずれか一項に記載の情報処理装置。
7. 　前記直線算出手段は、前記直線に対する前記被計測点のばらつきを表す指標が閾値以上であり、かつ、前記現処理時刻より所定時間以内に算出された前記直線が存在しない場合、前記船舶の向きと平行な直線に基づき前記被計測点から探索した最近傍点に基づき、前記直線を算出する、請求項１～６のいずれか一項に記載の情報処理装置。
8. 　前記船舶の輪郭ポイントから前記直線へ下した垂線の長さの中の最小となるものを抽出し、前記船舶の船体から前記接岸場所までの最短距離を算出する最短対岸距離算出手段と、
   　前記接岸場所に最も近接する前記船舶の部位を特定する近接部位特定手段と、
   をさらに有する請求項１～７のいずれか一項に記載の情報処理装置。
9. 　コンピュータが実行する制御方法であって、
   　船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得し、
   　前記計測データに基づき、前記船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出し、
   　前記直線と前記被計測点の各々との距離に基づき、前記船舶と前記接岸場所との距離を算出する、
   制御方法。
10. 　船舶に設けられた計測装置が計測した複数の被計測点を表すデータの集合である計測データを取得し、
    　前記計測データに基づき、前記船舶が接岸する接岸場所に沿った直線を算出し、
    　前記直線と前記被計測点の各々との距離に基づき、前記船舶と前記接岸場所との距離を算出する処理をコンピュータに実行させるプログラム。
11. 　請求項１０に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。

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