(57)【要約】【課題】色情報を含む高品質な地図情報を作成可能な地図情報作成装置、並びに、該地図情報を表示可能な地図情報表示システム及び地図情報表示方法を提供する。【解決手段】地図情報作成装置は、フィールド上の地物に関する点群データを取得するとともに、地物の色データを取得し、点群データと色データとを合成することで色付画像データを作成する。色付画像データは照明範囲においてフィルタリングされ、位置情報に基づいて地図情報として作成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールド上に存在する地物の各点に関する距離情報を含む点群データを取得するように構成された点群データ取得部と、
前記フィールドの色データを取得するように構成された色データ取得部と、
前記点群データと前記色データとを合成することにより、前記フィールドの色付画像データを作成するように構成された色付画像データ作成部と、
前記色付画像データのうち前記フィールドの照明範囲を特定し、前記色付画像データから前記照明範囲に対応する領域をフィルタリングにより抽出するフィルタリング部と、
前記フィールド上における前記点群データ及び前記色データの測定位置に関する位置情報を取得するように構成された位置情報取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記フィルタリング部で抽出された前記領域に基づいて地図情報を作成する地図情報作成部と、
を備える、地図情報作成装置。
【請求項２】
前記フィールドに照明光を照射するための照明装置を備える、請求項１に記載の地図情報作成装置。
【請求項３】
前記照明範囲が可変に構成されており、
前記地図情報作成部は、互いに異なる前記照明範囲に対応する前記地図情報を互いに合成する、請求項１又は２に記載の地図情報作成装置。
【請求項４】
前記点群データ取得部及び前記色データ取得部は、距離画像カメラとして一体的に構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の地図情報作成装置。
【請求項５】
前記照明装置を制御することにより前記照明範囲を変更可能に構成された照明制御部を備え、
前記地図情報作成部は、互いに異なる前記照明範囲に対応する前記地図情報を互いに合成する、請求項２に記載の地図情報作成装置。
【請求項６】
前記照明装置の光量を制御するように構成された照明光量制御部と、
前記照明装置の光量に基づいて前記照明範囲を可変に設定する照明範囲設定部と、
を備え、
前記地図情報作成部は、互いに異なる前記照明範囲に対応する前記地図情報を互いに合成する、請求項２又は５に記載の地図情報作成装置。
【請求項７】
前記色付画像データにおけるハレーション発生の有無を判定するように構成されたハレーション判定部と、
前記ハレーション判定部で前記色付画像データにハレーション発生が有ると判定された場合、前記ハレーションを解消するように、前記照明装置を制御するように構成された照明光量制御部と、
を備える、請求項２、５又は６に記載の地図情報作成装置。
【請求項８】
前記照明装置による照明範囲をオペレータの指示に従って変更するように前記照明装置に対して指示する照明範囲指示部を備える、請求項２、５、６又は７に記載の地図情報作成装置。
【請求項９】
移動体に搭載される、請求項１から８のいずれか一項に記載の地図情報作成装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の地図情報作成装置と、
前記地図情報作成装置で作成された前記地図情報を表示するように構成された表示部と、
を備える、地図情報表示システム。
【請求項１１】
前記表示部は、前記地図情報に含まれる各構造体を選択的に表示可能に構成される、請求項１０に記載の地図情報表示システム。
【請求項１２】
フィールド上に存在する地物の各点に関する距離情報を含む点群データを取得する工程と、
前記フィールドの色データを取得する工程と、
前記点群データと前記色データとを合成することにより、前記フィールドの色付画像データを作成する工程と、
前記色付画像データのうち前記フィールドの照明範囲を特定する工程と、
前記色付画像データから前記照明範囲に対応する領域をフィルタリングにより抽出する工程と、
前記フィールド上における前記点群データ及び前記色データの測定位置に関する位置情報を取得する工程と、
前記位置情報に基づいて、前記領域に基づいて地図情報を作成する工程と、
前記地図情報を表示する工程と、
を備える、地図情報表示方法。
【請求項１３】
前記地図情報を表示する工程では、互いに異なる前記照明範囲に対応する前記地図情報を互いに合成して表示する、請求項１２に記載の地図情報表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、地物が存在するフィールドに関する地図情報を作成するための地図情報作成装置、該地図情報を表示するための地図情報表示システム、及び、地図情報表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周辺環境の認識技術として、周辺環境に存在する地物を含めた地形を地図情報として表示する技術が知られている。このような認識技術は、例えば、災害現場や土木工事現場などで活躍する遠隔操作型ロボットに応用されている。この種の遠隔操作型ロボットでは、例えば、現場で取得した地形情報に基づいて奥行きのある三次元地図を作成し、遠隔地にいるオペレータに対して表示する。遠隔地のオペレータは、表示された三次元地図に基づいて現場の地形を認識し、遠隔地にいながらもロボットの周辺地形との干渉の回避行動や作業性の向上行動をとることができる。
【０００３】
特許文献１には、フィールド上を移動可能なロボットにおいて、自己位置を推定しながら周辺環境の地図作成を行うＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）技術を応用した地図作成方法の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０３８０１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の周辺環境の認識技術では、周辺環境の三次元的な地形情報を得るためにレーザセンサが用いられることが知られている。ここで、レーザセンサで取得される地形情報は、測定点から対象物までの距離情報のみであるため、色に関する情報が含まれていない。そのため、従来の認識技術で作成される地図情報は、色彩が付与されておらず、オペレータの視認性が十分とは言えなかった。そこで、レーザセンサで取得される地形情報に対して、深度カメラ（ＲＧＢ−Ｄカメラ）等のデバイスで取得された色データを付与することにより、色データを含む地図情報を作成することが知られている。
【０００６】
ところで夜間や薄暗い室内のような環境下では、照明装置によって対象物に対して光を照射しながら色データを取得する必要がある。照明装置の照明範囲は限られているため、照明範囲内では色データの取得が可能であるが、照明範囲外では色データの取得はできない。そのため、色データが付与された地図情報は照明範囲内でしか得ることができず、照明範囲外では、例えば、黒く塗りつぶされた表示となってしまう。このような手法では、上述の遠隔操作型ロボットでは、自己位置が移動するに伴って照明範囲も時事刻々と変化するため、色データが付与された地図情報に関しても、照明範囲から外れた直後に黒く塗りつぶされた表示になってしまい、オペレータの視認性を十分に得ることが難しい。
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、色情報を含む高品質な地図情報を作成可能な地図情報作成装置、並びに、該地図情報を良好な視認性でオペレータに表示可能な地図情報表示システム及び地図情報表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る地図情報作成装置は上記課題を解決するために、
フィールド上に存在する地物の各点に関する距離情報を含む点群データを取得するように構成された点群データ取得部と、
前記フィールドの色データを取得するように構成された色データ取得部と、
前記点群データと前記色データとを合成することにより、前記フィールドの色付画像データを作成するように構成された色付画像データ作成部と、
前記色付画像データのうち前記フィールドの照明範囲を特定し、前記色付画像データから前記照明範囲に対応する領域をフィルタリングにより抽出するフィルタリング部と、
前記フィールド上における前記点群データ及び前記色データの測定位置に関する位置情報を取得するように構成された位置情報取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記フィルタリング部で抽出された前記領域に基づいて地図情報を作成する地図情報作成部と、
を備える。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、フィールド上の各点に関する距離情報を含む点群データに色データを合成して色付画像データが作成される。色付画像データはフィルタリング部によって照明範囲のみが抽出され、地図情報の作成に用いられる。このように作成された地図情報は、広範囲にわたって有効な色データを含む高品質なものとなる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記フィールドに照明光を照射するための照明装置を備える。
【００１１】
上記（２）の構成によれば、照明装置によってフィールドに対して照明光を照射することで、フィールドの状況に関わらず、照明範囲において良好な色データを取得することが可能となる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、
前記照明範囲が可変に構成されており、
前記地図情報作成部は、互いに異なる前記照明範囲に対応する前記地図情報を互いに合成する。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、表示部では互いに異なる照明範囲に対応する地図情報が互いに合成される。これにより、単一の照明範囲で作成される地図情報に比べて、視野範囲の広い地図情報が得られる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では上記（１）から（３）のいずれか一構成において、
前記点群データ取得部及び前記色データ取得部は、距離画像カメラとして一体的に構成される。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、点群データ及び色データの両方を取得可能な距離画像カメラを用いることで、システム全体の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では上記（２）の構成において、
前記照明装置を制御することにより前記照明範囲を変更可能に構成された照明制御部を備え、
前記地図情報作成部は、互いに異なる前記照明範囲に対応する前記地図情報を互いに合成する。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、照明制御部によって照明装置を制御することにより、照明範囲を変更することができる。地図情報作成部では、照明制御部によって実現される互いに異なる照明範囲に対応する地図情報を合成することで、視野範囲の広い地図情報が得られる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では上記（２）又は（５）の構成において、
前記照明装置の光量を制御するように構成された照明光量制御部と、
前記照明装置の光量に基づいて前記照明範囲を可変に設定する照明範囲設定部と、
を備え、
前記地図情報作成部は、互いに異なる前記照明範囲に対応する前記地図情報を互いに合成する。
【００１９】
上記（６）の構成によれば、照明光量制御部によって照明装置の光量を制御することにより、照明範囲を変更することができる。地図情報作成部では、照明光量制御部によって実現される互いに異なる照明範囲に対応する地図情報を合成することで、視野範囲の広い地図情報が得られる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では上記（２）、（５）又は（６）の構成において、
前記色付画像データにおけるハレーション発生の有無を判定するように構成されたハレーション判定部と、
前記ハレーション判定部で前記色付画像データにハレーション発生が有ると判定された場合、前記ハレーションを解消するように、前記照明装置を制御するように構成された照明光量制御部と、
を備える。
【００２１】
上記（７）の構成によれば、表示部に表示される地図情報にハレーションが発生した場合には、照明光量装置を制御することにより、照明装置の光量が適切に調整され、ハレーションの解消が行われる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では上記（２）、（５）、（６）又は（７）の構成において、
前記照明装置による照明範囲をオペレータの指示に従って変更するように前記照明装置に対して指示する照明範囲指示部を備える。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、オペレータの指示に従って照明装置による照明範囲を設定できるため、地図情報作成部で作成される地図情報の範囲を、オペレータの意図に沿ったものとすることができる。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では上記（１）から（８）のいずれか一構成において、
移動体に搭載される。
【００２５】
上記（９）の構成によれば、例えば夜間や薄暗い室内のような環境下で、照明装置で周辺環境を照らしながら移動する移動体に適用することで、上記効果を好適に享受できる。
【００２６】
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る地図情報表示システムは上記課題を解決するために、
上記（１）から（９）のいずれか一構成の地図情報作成装置と、
前記地図情報作成装置で作成された前記地図情報を表示するように構成された表示部と、
を備える。
【００２７】
上記（１０）の構成によれば、表示部によって広範囲にわたって有効な色データを含む地図情報が表示される。これにより、表示部を参照したオペレータは、地図情報に基づいてフィールド上に存在する地物を良好に認識することができる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では上記（１０）の構成において、
前記表示部は、前記地図情報に含まれる各構造体を選択的に表示可能に構成される。
【００２９】
上記（１１）の構成によれば、地図情報に含まれる各構造体を選択的に表示することで、柔軟な表示形式が得られ、オペレータによる視認性を向上できる。
【００３０】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る地図情報表示方法は上記課題を解決するために、
フィールド上に存在する地物の各点に関する距離情報を含む点群データを取得する工程と、
前記フィールドの色データを取得する工程と、
前記点群データと前記色データとを合成することにより、前記フィールドの色付画像データを作成する工程と、
前記色付画像データのうち前記フィールドの照明範囲を特定する工程と、
前記色付画像データから前記照明範囲に対応する領域をフィルタリングにより抽出する工程と、
前記フィールド上における前記点群データ及び前記色データの測定位置に関する位置情報を取得する工程と、
前記位置情報に基づいて、前記領域に基づいて地図情報を作成する工程と、
前記地図情報を表示する工程と、
を備える。
【００３１】
上記（１２）の方法によれば、フィールド上の各点に関する距離情報を含む点群データに色データを合成して色付画像データが作成される。色付画像データは照明範囲のみが抽出され、地図情報の作成に用いられる。このように作成された地図情報は、有効な色データを含むため、オペレータに対して良好な視認性を有する。
【００３２】
（１３）幾つかの実施形態では上記（１２）の方法において、
前記地図情報を表示する工程では、互いに異なる前記照明範囲に対応する前記地図情報を互いに合成して表示する。
【００３３】
上記（１３）の方法によれば、互いに異なる照明範囲に対応する地図情報が互いに合成して表示される。これにより、単一の照明範囲で作成される地図情報に比べて、視野範囲の広い地図情報が得られる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、色情報を含む高品質な地図情報を作成可能な地図情報作成装置、並びに、該地図情報を良好な視認性でオペレータに表示可能な地図情報表示システム及び地図情報表示方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の少なくとも一実施形態に係る地図情報表示システムの全体構成図である。
【図２】第１実施形態に係る地図情報作成装置の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。
【図３】図２の地図情報作成装置で実施される地図情報表示方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態におけるレーザ測量センサの視野範囲、色データ測量センサの視野範囲Ｂ、及び、照明装置の照明範囲が重ねて示された色付画像データの一例である。
【図５】図４の移動前後に抽出された色付画像データに基づいて表示される地図情報の一例である。
【図６】第２実施形態に係る地図情報作成装置の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。
【図７】第３実施形態に係る地図情報作成装置の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。
【図８】第３実施形態におけるレーザ測量センサの視野範囲、色データ測量センサの視野範囲、及び、照明装置の照明範囲が重ねて示された色付画像データの一例である。
【図９】図８の照明範囲の変更前後に抽出された色付画像データに基づいて表示される地図情報の一例である。
【図１０】第４実施形態に係る地図情報作成装置の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。
【図１１】第４実施形態におけるレーザ測量センサの視野範囲、色データ測量センサの視野範囲、及び、照明装置の照明範囲が重ねて示された色付画像データの一例である。
【図１２】図１１の照明範囲の変更前後に抽出された色付画像データに基づいて表示される地図情報の一例である。
【図１３】第５実施形態に係る地図情報作成装置の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。
【図１４】第６実施形態に係る地図情報作成装置の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３７】
図１は本発明の少なくとも一実施形態に係る地図情報表示システム１の全体構成図である。
【００３８】
地図情報表示システム１は、地図情報の作成対象となる現場であるフィールド２と、フィールド２から離れた基地局４と、にわたって設けられる。フィールド２は、様々な地物を含む現場であり、例えば、夜間や薄暗い室内のような環境下にある。このようなフィールド２には、当該環境下で各種作業を実施するための遠隔操作型ロボットである移動体６が配備されている。
【００３９】
移動体６は、フィールド２上を移動しながら各種作業を実施可能な遠隔操作型ロボットである。移動体６は、移動手段として、筐体６ａの底面側に設けられた走行部６ｂを備える。走行部６ｂは、筐体６ａ内に収容された駆動機構（不図示）から伝達される動力で駆動されることで、移動体６のフィールド２上における移動を実現するための走行手段であり、例えば車輪やクローラを含んで構成される。
【００４０】
また移動体６は、フィールド２から離れた基地局４との間で通信ネットワーク８を介して各種情報を送受信するための通信部６ｃを備える。移動体６は、通信部６ｃで通信ネットワーク８を介して取得する命令に従ってフィールド２上を移動しながら所定の作業を実施するとともに、移動体６で取得した各種情報を通信ネットワーク８を介して基地局４に送信可能に構成されている。
【００４１】
尚、通信ネットワーク８は、有線ネットワークであってもよいし、無線ネットワークであってもよい。
【００４２】
このような移動体６には、地図情報の作成に必要なデータを測定するための測定装置１０が搭載される。測定装置１０は、フィールド２上における移動体６の自己位置の推定を行うとともに地図情報の作成を同時に行うＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）技術を利用し、レーザ測量センサ１２と、色データ取得センサ１４と、照明装置１６と、自己位置推定センサ１８と、これら測定装置１０に含まれる各種構成を制御するためのコントローラ２０と、を含む。
【００４３】
レーザ測量センサ１２は、例えば三次元のレーザスキャナである。レーザ測量センサ１２は、レーザ光でフィールド２を走査しながら、フィールド２上に存在する地物を構成する各点について距離測定を行う。レーザ測量センサ１２は、フィールド２上に存在する地物を点群（多数の点集合）として認識し、レーザ測量センサ１２が位置する測定点から各点までの距離を含む距離情報を含む点群データを取得する。
【００４４】
色データ取得センサ１４は、フィールド２上に存在する地物からの反射光を取得することにより、これら地物が有する色データを取得可能なセンサである。色データ取得センサ１４としては、色データを取得可能なカメラを広く含むことができ、例えば、単眼カメラのような一般的なカメラを用いることができる。色データを取得可能なカメラとして同時に対象物までの距離データも取得可能な深度カメラ（またはステレオカメラ）も存在するが、本実施形態では距離データはレーザ測量センサ１２によって取得可能であるため、よりシンプルな一般的なカメラを採用することで構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。色データ取得センサ１４は、地物からの反射光を取得することによって色データを測定するため、照明装置１６による照明範囲においては有効な色データが取得できるが、照明範囲の外では有効な色データが取得できない。
【００４５】
尚、有効な色データとは、対応する点群データに付与されて表示部４２（図２を参照）に表示された際に、オペレータが良好に認識可能な程度に、色情報を含む色データを意味する。例えば、ＲＧＢ値などの色データでは、ＲＧＢ値が予め設定された基準値以上を有する色データが有効である。
【００４６】
照明装置１６は、夜間や薄暗い室内のような環境下にあるフィールド２に対して照明光を照射することにより、フィールド２上における移動体６の各種作業や、上述の色データ取得センサ１４による色データの取得に利用される。
【００４７】
照明装置１６の照明範囲は、例えば、照明装置１６から照射される照明光の照射方向や光量のようなパラメータによって規定される。これらのパラメータは、照明装置１６の仕様として規定されていてもよく、また可変に規定されていてもよい。本実施形態では特に、照明装置１６から照射される照明光の照射方向及び光量は、コントローラ２０からの制御信号に応じて可変に構成されている。
【００４８】
自己位置推定センサ１８は、フィールド２上における移動体６の自己位置を推定し、その結果を、位置情報として取得する。自己位置推定センサ１８における位置情報は、公知の各種手法を用いることができる。例えば、移動体６がＧＰＳ信号を受信可能な環境にある場合には、ＧＰＳによる測位情報に基づいて自己位置の推定を行ってもよい。また移動体６がＧＰＳ信号が受信できない環境にある場合には、移動体６に備えられる走行部６ｂ（車輪やクローラなど）の回転速度や操舵角に基づいてフィールド２上における初期位置からの相対変位を幾何学的に求めるオドメトリや、レーザ測量センサ１２で取得された点群データを時系列で位置合わせすることにより移動量を逆推定するスキャンマッチングなどを用いて自己位置の推定を行ってもよい。
【００４９】
コントローラ２０は、移動体６の制御ユニットであり、例えばコンピュータのような演算処理装置から構成される。コントローラ２０は、所定の制御信号を送受信することにより、レーザ測量センサ１２、色データ取得センサ１４及び自己位置推定センサ１８による各種データの取得、照明装置１６の操作、基地局４側との各種情報の送受信を総合的に制御する。
【００５０】
続いて基地局４は、フィールド２上の移動体６と通信ネットワーク８を介して通信可能な地図情報作成装置３０を備える。地図情報作成装置３０は、オペレータに対して地図情報の表示を行うとともに、地図情報表示システム１のメインサーバとして機能する、例えばコンピュータのような演算処理装置である。地図情報作成装置３０は、コンピュータのような演算処理装置に、本発明の少なくとも一実施形態に係る地図情報表示方法を実行可能なプログラムがインストールされることにより構成される。
【００５１】
尚、本発明の少なくとも一実施形態に係る地図情報表示方法を実行可能なプログラムは所定の記憶媒体に読取可能に記憶されたものを、コンピュータのような演算処理装置で読み取ることでインストールされてもよい。
【００５２】
＜第１実施形態＞
図２は第１実施形態に係る地図情報作成装置３０の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。
【００５３】
地図情報作成装置３０は、点群データ取得部３２と、色データ取得部３４と、色付画像データ作成部３６と、フィルタリング部３７と、位置情報取得部３８と、地図情報作成部４０と、を備える。尚、表示部４２は、地図情報作成装置３０で作成された地図情報を表示するための表示装置である。
【００５４】
点群データ取得部３２は、移動体６のレーザ測量センサ１２から通信ネットワーク８（図２では省略）を介して送信される点群データを取得するように構成される。点群データ取得部３２で取得された点群データは、フィールド２上に存在する地物に含まれる各点について、レーザ測量センサ１２が位置する測定点を基準とする距離情報を含む。
【００５５】
色データ取得部３４は、移動体６の色データ取得センサ１４から通信ネットワーク８（図２では省略）を介して送信される色データを取得するように構成される。色データ取得部３４で取得される色データは、照明装置１６の照明範囲において有効な色情報を含む。
【００５６】
尚、本実施形態では、測定装置１０に含まれるレーザ測量センサ１２、色データ取得センサ１４及び自己位置推定センサ１８は、フィールド２の広さに対して十分に狭い間隔で配置されているため、以下の説明では、共通の測定点を有するとみなして述べる。
【００５７】
色付画像データ作成部３６は、点群データ取得部３２で取得された点群データと色データ取得部３４で取得された色データとを合成することにより色付画像データを作成するように構成される。色データは、点群データに含まれる各点に対応する色情報を含んでおり、点群データ及び色データの合成は、点群データに含まれる各点に対応する色情報を付与することで行われる。
【００５８】
フィルタリング部３７は、色付画像データのうち照明装置１６の照明範囲に相当する領域をフィルタリングにより抽出するように構成される。色付画像データ作成部３６で作成される色付画像データは、一般的に照明範囲より広い範囲を有するが、有効な色データは、照明装置１６による照明範囲に限定される。フィルタリング部３７は、有効な色データを有する照明範囲を特定するとともに、色付画像データから照明範囲に相当する範囲を抽出する。
【００５９】
位置情報取得部３８は、移動体６の自己位置推定センサ１８から通信ネットワーク８（図２では省略）を介して送信される位置情報を取得するように構成される。位置情報取得部３８で取得される位置情報は、フィールド２を基準とした座標系における移動体６の位置を含む。
【００６０】
地図情報作成部４０は、位置情報取得部３８で取得された位置情報に基づいて、フィルタリング部３７で抽出された色付画像データに基づいて地図情報の作成を行うように構成される。このような地図情報の作成は、フィルタリング部３７で抽出された色付画像データをフィールド２上の座標系に変換することで行われる。
【００６１】
表示部４２は、地図情報作成部４０で作成された地図情報を表示するように構成される。このような表示部４２は、地図情報をオペレータが認識可能な形式で表示するデバイスであり、例えばディスプレイ等である。尚、表示部４２における表示形式は、オペレータが五感により認識可能な限りにおいて、他の形式を広く含んでもよい。
尚、表示部４２は地図情報作成装置３０と一体的に構成されていてもよい。
【００６２】
続いて上記構成を有する地図情報作成装置３０で実施される地図情報表示方法について説明する。図３は図２の地図情報作成装置３０で実施される地図情報表示方法を工程毎に示すフローチャートである。
【００６３】
まず点群データ取得部３２は、移動体６に搭載されたレーザ測量センサ１２から点群データを取得する（ステップＳ１０）。これにより、フィールド２上のある地点におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ（図４を参照）に相当する点群データが取り込まれる。
【００６４】
続いて色データ取得部３４は、移動体６に搭載された色データ取得センサ１４から色データを取得する（ステップＳ１１）。これにより、ステップＳ１０で取得される点群データと同地点における色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂに相当する色データが取り込まれる。
【００６５】
続いて色付画像データ作成部３６は、ステップＳ１０で取得された点群データと、ステップＳ１１で取得された色データとを合成することにより、色付画像データを作成する（ステップＳ１２）。色データは、点群データの各点に対応する色情報（ＲＧＢ値）を含んでおり、点群データの各点に対して対応する色データを付与することにより、点群データと色データとの合成が行われる。
【００６６】
続いてフィルタリング部３７は、照明装置１６による照明範囲Ｃを特定する（ステップＳ１３）。照明範囲Ｃの特定は、フィールド２上の移動体６の位置、又は、照明装置１６の仕様（照明光の照射方向や光量）の少なくとも一方に基づいて決定されてもよい。例えば、自己位置推定センサ１８の推定値に基づいてフィールド２上の移動体６の位置を求めるとともに、予め設定された照明装置１６の仕様内容を取得することにより、フィールド２上における照明範囲Ｃを幾何学的に算出することができる。本実施形態では、照明装置１６による照明範囲Ｃは移動体６に対して相対的に固定されており、フィールド２上の移動体６の位置を特定することにより、フィールド２に対する照明範囲Ｃを特定することができる。
【００６７】
尚、ステップＳ１３における照明範囲Ｃの特定は、色データ取得センサ１４の測定結果を評価することにより、有効な色データが得られる範囲を抽出することにより行われてもよい。この場合、例えば、点群データの各点について色データ取得センサ１４の検出値（例えばＲＧＢ値など）を取得し、各位置における検出値が基準値以上であるか否かを判定することで、照明範囲Ｃの特定が行われる。
【００６８】
続いてフィルタリング部３７は、ステップＳ１２で作成された色付画像データから、ステップＳ１２で特定された照明範囲Ｃに相当する領域をフィルタリングにより抽出する（ステップＳ１４）。ここで図４は第１実施形態におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明装置１６の照明範囲Ｃが重ねて示された色付画像データの一例である。
【００６９】
尚、図４（ａ−１）は、ある時刻におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明装置１６の照明範囲Ｃをフィールド２上の地物Ｘ、Ｙとともに示しており、図４（ａ−２）は図４（ａ−１）に対応する点群データ及び色データを示している。
【００７０】
レーザ測量センサ１２の視野範囲Ａは、移動体６上のレーザ測量センサ１２の設置箇所（測定点０）を中心として角度αで規定される。色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂは、移動体６上の色データ測量センサ１４の設置箇所（測定点０）を中心として、角度βで規定される。照明装置１６の照明範囲Ｃは、移動体６に搭載された照明装置１６を中心として角度γ（＜α、β）で規定される。
【００７１】
尚、角度α、β及びγの大きさは、それぞれ、レーザ測量センサ１２、色データ取得センサ１４及び照明装置１６の仕様によって任意でよい。図４では角度α、β及びγが１８０度未満である場合が例示されているが、１８０度以上であってもよい。
【００７２】
ここでフィールド２は光量が少ない環境下にあるため、色データ取得センサ１４で取得される色データが有効な値を有する範囲は、照明範囲Ｃとの重複領域に限定される。すなわち、色データは、照明範囲Ｃにおいて有効な色データを有する。図４（ａ−２）では、照明範囲Ｃに存在することにより有効な色データを有する点群データを白抜シンボルで示し、照明範囲Ｃの外に存在することにより有効な色データを有さない点群データを黒塗シンボルで示している。
【００７３】
フィルタリング部３７は、このように有効な色データを有する照明範囲Ｃに対応する色付画像データのフィルタリングを行う。言い換えると、フィルタリング部３７は、色付画像データから有効な色データを有する照明範囲Ｃに対応する領域を切り取る。
【００７４】
続いて位置情報取得部３８は、自己位置推定センサ１８から推定結果を受信することにより、フィールド２上における移動体６の位置情報を取得する（ステップ１５）。位置情報は、フィールド２上における移動体６の位置を示す情報であり、例えば、フィールド２上の基準点に対する移動体６の相対的座標として取得される。
【００７５】
続いて地図情報作成部４０は、ステップＳ１４でフィルタリングされた色付画像データを、ステップＳ１５で取得された位置情報に基づいて地図座標に変換することにより、地図情報を作成する（ステップ１６）。ステップＳ１４で得られる色付画像データは、移動体６に搭載されたレーザ測量センサ１２及び色データ取得センサ１４が設置された測定点を基準とする座標系を有するが、ステップＳ１６では、このような移動体６上の測定点を基準とする座標系を、位置情報に基づいて、フィールド２を基準とした座標系に変換する。
【００７６】
続いて基地局４からの遠隔操作によって移動体６を移動させることにより、フィールド２に対する照明範囲Ｃを変更する（ステップＳ１７）。ここで図４（ｂ−１）は、移動後におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明装置１６の照明範囲Ｃをフィールド２上の地物Ｘ、Ｙとともに示しており、図４（ｂ−２）は図４（ｂ−１）に対応する点群データ及び色データを示している。
【００７７】
移動前後を比較して明らかなように、フィールド２上における移動体６の移動に伴って、フィールド２上の地物Ｘ、Ｙに対するレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明範囲Ｃの相対的位置関係が変化していることがわかる。その結果、移動前で照明範囲Ｃに含まれているデータ点の一部は、移動後には照明範囲Ｃの外に移動している。逆に、移動前で照明範囲Ｃに含まれていないデータ点の一部が、移動後には照明範囲Ｃに含まれるように移動している。すなわち、フィールド２における照明範囲Ｃが変更されることによって、有効な色データを含む地図情報が得られる範囲が異なっている。
【００７８】
地図情報作成部４０は、このように作成される地図情報を時間的に連続に取得し、各地図情報を合成する（ステップＳ１８）。図５は図４の移動前後に抽出された色付画像データに基づいて表示される地図情報の一例である。図５に示されるように、合成された地図情報では、移動体６の移動前における照明範囲Ｃ１と移動後の照明範囲Ｃ２との論理和に相当する領域において有効な地図情報が得られている。このように地図情報作成部４０では、互いに異なる照明範囲Ｃにおける地図情報を合成することで、広い範囲にわたって三次元カラー画像として地図情報の作成が可能となる。
【００７９】
続いてステップＳ１８で合成された地図情報を、所定のフォーマットで表示部４２に表示される（ステップＳ１９）。表示部４２では、フィールド２上の座標系に変換された色付画像データである地図情報が、三次元カラー画像として表示される。これにより、オペレータはフィールド２上において照明範囲Ｃにおける地物の状況を良好に認識できる。
【００８０】
尚、レーザ測量センサ１２で取得された点群データは、表示部４２に直接表示可能になっていてもよい。この場合、フィルタリング部３７でフィルタリングの対象外となった色付画像データ（すなわち、照明範囲Ｃの外にあるため実質的に有効な色データがない点群データ）についても、有用な情報として表示できる。
【００８１】
＜第２実施形態＞
図６は第２実施形態に係る地図情報作成装置３０の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。第２実施形態では、上述のレーザ測量センサ１２及び色データ取得センサ１４が距離画像カメラ４５として一体的に構成される。
尚、図６では上述の各実施形態に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。
【００８２】
距離画像カメラ４５は、レーザ測量センサ１２及び色データ取得センサ１４と同様に、点群データ及び色データをそれぞれ測定する。距離画像カメラ４５における点群データ及び色データの測定は同時に実施され、同時に取得された点群データ及び色データは、それぞれ点群データ取得部３２及び色データ取得部３４に送られる。点群データ取得部３２及び色データ取得部３４で取得された点群データ及び色データは、第１実施形態と同様の処理が実施されることにより、表示部４２において広い視野範囲を有する三次元カラー画像の地図情報として表示される。
【００８３】
このように本実施形態によれば、点群データ及び色データの両方を取得可能な距離画像カメラ４５を用いることで、システム全体の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００８４】
＜第３実施形態＞
図７は第３実施形態に係る地図情報作成装置３０の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。第３実施形態では、地図情報作成装置３０が備える照明制御部５０によって、移動体に搭載された照明装置１６を制御することにより、移動体６がフィールド上で静止している場合においても、照明範囲Ｃが可変に構成されている。
尚、図７では上述の各実施形態に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。
【００８５】
照明制御部５０は、通信ネットワーク８を介して移動体６のコントローラ２０に命令信号を送信することで、照明装置１６の状態を制御し、照明範囲Ｃを変更する。例えば、照明装置１６による照明光の照射方向や地物に対する広がり程度が変更されることで、照明範囲Ｃが変更される。
【００８６】
ここで図８は第３実施形態におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明装置１６の照明範囲Ｃが重ねて示された色付画像データの一例である。
【００８７】
尚、図８（ａ−１）は、ある時刻におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明装置１６の照明範囲Ｃをフィールド２上の地物Ｘ、Ｙとともに示しており、図８（ａ−２）は図８（ａ−１）に対応する点群データ及び色データを示している。一方、図８（ｂ−１）は照明制御部５０による照明範囲Ｃの変更後におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明装置１６の照明範囲Ｃをフィールド２上の地物Ｘ、Ｙとともに示しており、図８（ｂ−２）は図８（ｂ−１）に対応する点群データ及び色データを示している。
【００８８】
図８に示されるように、本実施形態では、変更前の照明範囲Ｃは、照明制御部５０によって斜めに変更されている。このような照明制御部５０による照明装置１６への命令信号は、フィルタリング部３７に取り込まれることにより、上述のステップＳ１３における照明範囲Ｃの特定に用いられる。これにより、照明装置１６が照明制御部５０によって制御されることで照明範囲Ｃが可変に構成されている場合においても、的確に照明範囲Ｃを特定できる。
【００８９】
このように第３実施形態では、移動体６がフィールド上で静止している場合においても、照明制御部５０によって照明範囲Ｃを変更することにより、上記各実施形態と同様の処理が実施されることにより、表示部４２において広い範囲を有する三次元カラー画像の地図情報として表示される。図９は図８の照明範囲の変更前後に抽出された色付画像データに基づいて表示される地図情報の一例である。
【００９０】
尚、第３実施形態では、移動体６がフィールド２上で完全に静止しながら照明装置１６を制御することで照明範囲Ｃの変更を行う場合について説明したが、移動体６がフィールド２上を移動しながら、照明制御部５０による照明装置１６の制御も同時に実施することで照明範囲Ｃを変更しても、同様の思想に基づいて広い範囲を有する三次元カラー画像の地図情報が表示可能である。
【００９１】
＜第４実施形態＞
図１０は第４実施形態に係る地図情報作成装置３０の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。第４実施形態では、地図情報作成装置３０が備える照明制御部５０及び照明光量制御部６０によって、移動体６がフィールド上で静止している場合においても、照明範囲Ｃが可変に構成されている。
尚、図１０では上述の各実施形態に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。
【００９２】
照明制御部５０は、通信ネットワーク８を介して移動体６のコントローラ２０に命令信号を送信することで、照明装置１６の状態を制御し、照明範囲Ｃを変更する。例えば、照明装置１６による照明光の照射方向や地物に対する広がり程度が変更されることで、照明範囲Ｃが変更される。
【００９３】
照明光量制御部６０は、通信ネットワーク８を介して移動体６のコントローラ２０に命令信号を送信することで、照明装置１６の光量を変化させることで照明範囲Ｃを奥行き方向に沿って変更する。
【００９４】
ここで図１１は第４実施形態におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明装置１６の照明範囲Ｃが重ねて示された色付画像データの一例である。
【００９５】
尚、図１１（ａ−１）は、ある時刻におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明装置１６の照明範囲Ｃをフィールド２上の地物Ｘ、Ｙとともに示しており、図１１（ａ−２）は図１１（ａ−１）に対応する点群データ及び色データを示している。一方、図１１（ｂ−１）は照明光量制御部６０による照明範囲Ｃの変更後におけるレーザ測量センサ１２の視野範囲Ａ、色データ取得センサ１４の視野範囲Ｂ、及び、照明装置１６の照明範囲Ｃをフィールド２上の地物Ｘ、Ｙとともに示しており、図１１（ｂ−２）は図１１（ｂ−１）に対応する点群データ及び色データを示している。
【００９６】
図１１に示されるように、本実施形態では、照明範囲Ｃは照明制御部５０によって照明光の照射方向が傾けられるとともに、照明光量制御部６０によって光量が減少されることにより奥行き方向が短い照明範囲Ｃに変更されている。このような照明制御部５０及び照明光量制御部６０による照明装置１６への命令信号は、フィルタリング部３７に取り込まれることにより、上述のステップＳ１３における照明範囲Ｃの特定に用いられる。これにより、照明装置１６が照明制御部５０及び照明光量制御部６０によって制御されることで照明範囲Ｃが可変に構成されている場合においても、的確に照明範囲Ｃを特定できる。
【００９７】
このように第４実施形態では、移動体６がフィールド上で静止している場合においても、照明光量制御部６０によって照明範囲Ｃを変更することにより、上記各種実施形態と同様の処理が実施されることにより、表示部４２において広い範囲を有する三次元カラー画像の地図情報として表示される。図１２は図１１の照明範囲の変更前後に抽出された色付画像データに基づいて表示される地図情報の一例である。
【００９８】
＜第５実施形態＞
図１３は第５実施形態に係る地図情報作成装置３０の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。第５実施形態では、地図情報作成装置３０が備える照明範囲指示部７０によってオペレータの意図に従って照明範囲Ｃが可変に構成されている。
尚、図１３では上述の各実施形態に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。
【００９９】
この実施形態では、オペレータは、表示部４２に表示された地図情報を参照しながら、照明範囲指示部７０を操作することにより、照明制御部５０及び照明光量制御部６０に対してマニュアル的に命令信号を送信して照明装置１６を制御することにより、フィールド２における照明範囲Ｃを変更することができる。照明範囲指示部７０は、オペレータの指示内容に従って、照明制御部５０を介して照明光の照射方向等を変更するとともに、照明光量制御部６０を介して照明光の光量を変更する。これにより、照明装置１６はオペレータからの指示に基づいて照明範囲Ｃを変更し、表示部４２に表示される地図情報の範囲を、オペレータの意図に沿ったものとすることができる。
【０１００】
このような照明範囲指示部７０による照明装置１６への命令信号は、照明制御部５０及び照明光量制御部６０を介してフィルタリング部３７に取り込まれることにより、上述のステップＳ１３における照明範囲Ｃの特定に用いられる。これにより、照明装置１６が照明範囲指示部７０によって制御されることで照明範囲Ｃが可変に構成されている場合においても、的確に照明範囲Ｃを特定できる。
【０１０１】
このように第５実施形態によれば、広いフィールド２のうちオペレータが地図情報として把握したい領域を優先的に表示部４２に表示させることができる。
【０１０２】
尚、本実施形態では照明装置１６に対する制御信号を送信するように構成したが、移動体６の走行部６ｂに対する制御信号を送信することで、移動体６を意図する位置に移動させることで照明範囲Ｃを変更するようにしてもよい。
【０１０３】
＜第６実施形態＞
図１４は第６実施形態に係る地図情報作成装置３０の内部構成を周辺構成とともに示すブロック図である。第６実施形態では、地図情報作成装置３０が備えるハレーション判定部８０によって表示部４２に表示される地図情報にハレーションが発生しているかを判定する。
尚、図１４では上述の各実施形態に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。
【０１０４】
照明装置１６による照明量が適切でない場合、表示部４２に表示される地図情報に白飛びのようなハレーションが発生することがある。このようなハレーションは、表示部４２を参照するオペレータにとって、地図情報を適切に把握するための妨げとなるため、防止する必要がある。
【０１０５】
そこで本実施形態では、表示部４２に表示される地図情報は、ハレーション判定部８０によって画像解析されることでハレーションの発生の有無が判定される。その結果、ハレーション判定部８０でハレーションの発生が有ると判定されると、当該ハレーションが解消されるように、その判定結果に応じて、照明制御部５０及び照明光量制御部６０を制御することでハレーションの発生を自動的に抑制する。
【０１０６】
このように第６実施形態によれば、表示部４２に表示される地図情報にハレーションが発生した場合には、自動的にハレーションが解消するように照明装置の制御がなされる。
【０１０７】
以上説明したように上記各実施形態によれば、照明装置を用いて取得する色情報を含む地図情報を、良好な視認性でオペレータに表示可能な地図情報表示システム及び地図情報表示方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の少なくとも実施形態は、地物が存在するフィールドを地図情報として表示するための地図情報表示システム、及び、地図情報表示方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  地図情報表示システム
２  フィールド
４  基地局
６  移動体
６ａ  筐体
６ｂ  走行部
６ｃ  通信部
８  通信ネットワーク
１０  測定装置
１２  レーザ測量センサ
１４  色データ取得センサ
１６  照明装置
１８  自己位置推定センサ
２０  コントローラ
３０  地図情報作成装置
３２  点群データ取得部
３４  色データ取得部
３６  色付画像データ作成部
３７  フィルタリング部
３８  位置情報取得部
４０  地図情報作成部
４２  表示部
４５  距離画像カメラ
５０  照明制御部
６０  照明光量制御部
７０  照明範囲指示部
８０  ハレーション判定部
【図１】
2019200351.tif 000003
【図２】
2019200351.tif 000004
【図３】
2019200351.tif 000005
【図４】
2019200351.tif 000006
【図５】
2019200351.tif 000007
【図６】
2019200351.tif 000008
【図７】
2019200351.tif 000009
【図８】
2019200351.tif 000010
【図９】
2019200351.tif 000011
【図１０】
2019200351.tif 000012
【図１１】
2019200351.tif 000013
【図１２】
2019200351.tif 000014
【図１３】
2019200351.tif 000015
【図１４】
2019200351.tif 000016