(57)【要約】【課題】三次元道路地図の作成効率を向上させる。【解決手段】境界推定装置１（以下、装置１）は、対象道路の表面を分割し、複数の局所特徴領域を設定する。装置１は、局所特徴領域に含まれる座標点のデータに付与された付属情報に基づき、車線境界線が配置されているかを判断する。装置１は、列方向に沿った１列の局所特徴領域の集合のそれぞれについて、列方向に沿って車線境界線が配置されていると判断された有効局所領域が連続して配置されている有効局所領域の集合を１つの列レベルクラスタとして設定する。装置１は、互いに隣接する列レベルクラスタが単一の車線境界線として結合できることを示すクラスタ結合条件が成立したと判断した場合に、隣接する列レベルクラスタを結合し、連続して配置されている列レベルクラスタの集合を１つの行レベルクラスタとして設定する。【選択図】図１
2019020953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元座標で表される座標点の集合により対象道路の表面を示す座標点群のデータから車線境界線を推定する境界推定装置であって、
前記座標点のデータには、前記座標点に対応する地点に前記車線境界線が配置されているか否かを判断するための境界線判断情報が付与されており、
前記対象道路の前記表面を、前記対象道路が延びる道路延長方向に沿った複数の延長方向分割線と、前記道路延長方向に対して垂直な方向に沿った複数の垂直方向分割線とにより分割し、分割された複数の領域のそれぞれを分割領域として設定するように構成された領域設定部と、
前記領域設定部により設定された複数の前記分割領域のそれぞれについて、前記分割領域に含まれる前記座標点のデータに付与されている前記境界線判断情報に基づいて、前記分割領域に前記車線境界線が配置されているか否かを判断するように構成された境界判断部と、
前記車線境界線が配置されていると前記境界判断部により判断された前記分割領域を有効分割領域とし、前記道路延長方向に対して垂直な方向を列方向とし、前記列方向に沿った１列の前記分割領域の集合を分割領域列として、複数の前記分割領域列のそれぞれについて、前記列方向に沿って前記有効分割領域が連続して配置されている前記有効分割領域の集合を１つの列クラスタとして設定するように構成された列クラスタ設定部と、
複数の前記分割領域列のそれぞれについて、前記分割領域列に含まれる前記列クラスタを選択し、その後、選択した前記列クラスタである選択列クラスタと、前記選択列クラスタに隣接する前記分割領域列に含まれる前記列クラスタである隣接列クラスタとが単一の前記車線境界線として結合できることを示す予め設定されたクラスタ結合条件が成立するか否かを判断し、前記クラスタ結合条件が成立したと判断した場合には、前記選択列クラスタと前記隣接列クラスタとを結合し、前記道路延長方向に沿って前記列クラスタが連続して配置されている前記列クラスタの集合を１つの行クラスタとして設定するように構成された行クラスタ設定部と
を備える境界推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の境界推定装置であって、
複数の前記行クラスタが、前記道路延長方向に沿って延びる同一の道路延長線上に位置し、且つ、複数の前記行クラスタが、前記道路延長線に沿って予め設定された結合判定距離未満で離れて配置されている場合に、複数の前記行クラスタを１つの前記車線境界線として結合するように構成されたクラスタ結合部を備える境界推定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の境界推定装置であって、
前記道路延長方向に対して垂直な方向に沿った前記列クラスタの長さが予め設定された境界線判定幅に一致しない前記列クラスタを除外するように構成された列クラスタ除外部を備える境界推定装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の境界推定装置であって、
前記行クラスタを構成する複数の前記列クラスタのそれぞれについて、前記道路延長方向に対して垂直な方向における中心位置を算出し、算出された複数の前記中心位置を前記道路延長方向に沿って連結して連続線を設定するように構成された連続線設定部を備える境界推定装置。
【請求項５】
三次元座標で表される座標点の集合により対象道路の表面を示す座標点群のデータから車線境界線を推定する境界推定方法であって、
前記座標点のデータには、前記座標点に対応する地点に前記車線境界線が配置されているか否かを判断するための境界線判断情報が付与されており、
前記対象道路の前記表面を、前記対象道路が延びる道路延長方向に沿った複数の延長方向分割線と、前記道路延長方向に対して垂直な方向に沿った複数の垂直方向分割線とにより分割し、分割された複数の領域のそれぞれを分割領域として設定する領域設定手順と、
前記領域設定手順により設定された複数の前記分割領域のそれぞれについて、前記分割領域に含まれる前記座標点のデータに付与されている前記境界線判断情報に基づいて、前記分割領域に前記車線境界線が配置されているか否かを判断する境界判断手順と、
前記車線境界線が配置されていると前記境界判断手順により判断された前記分割領域を有効分割領域とし、前記道路延長方向に対して垂直な方向を列方向とし、前記列方向に沿った１列の前記分割領域の集合を分割領域列として、複数の前記分割領域列のそれぞれについて、前記列方向に沿って前記有効分割領域が連続して配置されている前記有効分割領域の集合を１つの列クラスタとして設定する列クラスタ設定手順と、
複数の前記分割領域列のそれぞれについて、前記分割領域列に含まれる前記列クラスタを選択し、その後、選択した前記列クラスタである選択列クラスタと、前記選択列クラスタに隣接する前記分割領域列に含まれる前記列クラスタである隣接列クラスタとが単一の前記車線境界線として結合できることを示す予め設定されたクラスタ結合条件が成立するか否かを判断し、前記クラスタ結合条件が成立したと判断した場合には、前記選択列クラスタと前記隣接列クラスタとを結合し、前記道路延長方向に沿って前記列クラスタが連続して配置されている前記列クラスタの集合を１つの行クラスタとして設定する行クラスタ設定手順と
を備える境界推定方法。
【請求項６】
三次元座標で表される座標点の集合により対象道路の表面を示す座標点群のデータから車線境界線を推定するための境界推定プログラムであって、
前記座標点のデータには、前記座標点に対応する地点に前記車線境界線が配置されているか否かを判断するための境界線判断情報が付与されており、
コンピュータを、
前記対象道路の前記表面を、前記対象道路が延びる道路延長方向に沿った複数の延長方向分割線と、前記道路延長方向に対して垂直な方向に沿った複数の垂直方向分割線とにより分割し、分割された複数の領域のそれぞれを分割領域として設定するように構成された領域設定部、
前記領域設定部により設定された複数の前記分割領域のそれぞれについて、前記分割領域に含まれる前記座標点のデータに付与されている前記境界線判断情報に基づいて、前記分割領域に前記車線境界線が配置されているか否かを判断するように構成された境界判断部、
前記車線境界線が配置されていると前記境界判断部により判断された前記分割領域を有効分割領域とし、前記道路延長方向に対して垂直な方向を列方向とし、前記列方向に沿った１列の前記分割領域の集合を分割領域列として、複数の前記分割領域列のそれぞれについて、前記列方向に沿って前記有効分割領域が連続して配置されている前記有効分割領域の集合を１つの列クラスタとして設定するように構成された列クラスタ設定部、及び、
複数の前記分割領域列のそれぞれについて、前記分割領域列に含まれる前記列クラスタを選択し、その後、選択した前記列クラスタである選択列クラスタと、前記選択列クラスタに隣接する前記分割領域列に含まれる前記列クラスタである隣接列クラスタとが単一の前記車線境界線として結合できることを示す予め設定されたクラスタ結合条件が成立するか否かを判断し、前記クラスタ結合条件が成立したと判断した場合には、前記選択列クラスタと前記隣接列クラスタとを結合し、前記道路延長方向に沿って前記列クラスタが連続して配置されている前記列クラスタの集合を１つの行クラスタとして設定するように構成された行クラスタ設定部
として機能させるための境界推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、道路の表面を示す点群のデータから車線境界線を推定する境界推定装置、方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、レーザスキャナを搭載した計測車両で対象道路を走行することにより対象道路の座標点群データを計測するモービルマッピングシステムが知られている。近年、３Ｄレーザースキャナ、ＵＡＶおよびモービルマッピングシステム等のように三次元点群データを生成するデバイスの普及により、大量の点群データを利用する状況が増えてきている。ＵＡＶは、Unmanned Aerial Vehicleの略である。
【０００３】
従来、高精度な三次元道路地図を作成するために、地図作成作業者が、三次元点群を参照しながら車線境界線を特定し、特定した車線境界線を図化していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３２２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、地図作成作業者が三次元点群を参照しながら車線境界線を図化しているため、三次元道路地図の作成効率が低いという問題があった。
本開示は、三次元道路地図の作成効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、三次元座標で表される座標点の集合により対象道路の表面を示す座標点群のデータから車線境界線を推定する境界推定装置であって、領域設定部と、境界判断部と、列クラスタ設定部と、行クラスタ設定部とを備える。座標点のデータには、座標点に対応する地点に車線境界線が配置されているか否かを判断するための境界線判断情報が付与されている。
【０００７】
領域設定部は、対象道路の表面を、対象道路が延びる道路延長方向に沿った複数の延長方向分割線と、道路延長方向に対して垂直な方向に沿った複数の垂直方向分割線とにより分割し、分割された複数の領域のそれぞれを分割領域として設定するように構成される。
【０００８】
境界判断部は、領域設定部により設定された複数の分割領域のそれぞれについて、分割領域に含まれる座標点のデータに付与されている境界線判断情報に基づいて、分割領域に車線境界線が配置されているか否かを判断するように構成される。
【０００９】
列クラスタ設定部は、複数の分割領域列のそれぞれについて、列方向に沿って有効分割領域が連続して配置されている有効分割領域の集合を１つの列クラスタとして設定するように構成される。有効分割領域は、車線境界線が配置されていると境界判断部により判断された分割領域である。列方向は、道路延長方向に対して垂直な方向である。分割領域列は、列方向に沿った１列の分割領域の集合である。
【００１０】
行クラスタ設定部は、複数の分割領域列のそれぞれについて、分割領域列に含まれる列クラスタを選択するように構成される。その後、行クラスタ設定部は、選択した列クラスタである選択列クラスタと、選択列クラスタに隣接する分割領域列に含まれる列クラスタである隣接列クラスタとが単一の車線境界線として結合できることを示す予め設定されたクラスタ結合条件が成立するか否かを判断するように構成される。そして行クラスタ設定部は、クラスタ結合条件が成立したと判断した場合には、選択列クラスタと隣接列クラスタとを結合し、道路延長方向に沿って列クラスタが連続して配置されている列クラスタの集合を１つの行クラスタとして設定するように構成される。
【００１１】
このように構成された本開示の境界推定装置は、車線境界線が配置されている分割領域（すなわち、有効分割領域）であるか否かを境界線判断情報に基づいて判断し、有効分割領域を列方向および道路延長方向に沿って結合することにより車線境界線を推定する。これにより、本開示の境界推定装置は、車線境界線を推定するために、コンピュータによる自動化が可能となる。このため、本開示の境界推定装置は、地図作成作業者が座標点群を参照しながら車線境界線を図化する必要がなくなり、三次元道路地図の作成効率を向上させることができる。
【００１２】
本開示の一態様では、クラスタ結合部を備えるようにしてもよい。クラスタ結合部は、複数の行クラスタが、道路延長方向に沿って延びる同一の道路延長線上に位置し、且つ、複数の行クラスタが、道路延長線に沿って予め設定された結合判定距離未満で離れて配置されている場合に、複数の行クラスタを１つの車線境界線として結合するように構成される。これにより、本開示の境界推定装置は、複数の行クラスタで形成された破線状の車線境界線を１本の車線境界線として設定することができる。
【００１３】
本開示の一態様では、列クラスタ除外部を備えるようにしてもよい。列クラスタ除外部は、道路延長方向に対して垂直な方向に沿った列クラスタの長さが予め設定された境界線判定幅に一致しない列クラスタを除外するように構成される。これにより、本開示の境界推定装置は、車線境界線ではない列クラスタが車線境界線であると判断されてしまう事態の発生を抑制することができる。
【００１４】
本開示の一態様では、本開示の境界推定装置は、連続線設定部を備えるようにしてもよい。連続線設定部は、行クラスタを構成する複数の列クラスタのそれぞれについて、道路延長方向に対して垂直な方向における中心位置を算出し、算出された複数の中心位置を道路延長方向に沿って連結して連続線を設定するように構成される。これにより、本開示の境界推定装置は、車線境界線の中心を通る連続線を設定することができる。
【００１５】
本開示の別の態様は、三次元座標で表される座標点の集合により対象道路の表面を示す座標点群のデータから車線境界線を推定する境界推定方法であって、領域設定手順と、境界判断手順と、列クラスタ設定手順と、行クラスタ設定手順とを備える。
【００１６】
領域設定手順は、対象道路の表面を、対象道路が延びる道路延長方向に沿った複数の延長方向分割線と、道路延長方向に対して垂直な方向に沿った複数の垂直方向分割線とにより分割し、分割された複数の領域のそれぞれを分割領域として設定する。
【００１７】
境界判断手順は、領域設定手順により設定された複数の分割領域のそれぞれについて、分割領域に含まれる座標点のデータに付与されている境界線判断情報に基づいて、分割領域に車線境界線が配置されているか否かを判断する。
【００１８】
列クラスタ設定手順は、複数の分割領域列のそれぞれについて、列方向に沿って有効分割領域が連続して配置されている有効分割領域の集合を１つの列クラスタとして設定する。
【００１９】
行クラスタ設定手順は、複数の分割領域列のそれぞれについて、分割領域列に含まれる列クラスタを選択する。その後、行クラスタ設定手順は、選択した列クラスタである選択列クラスタと、選択列クラスタに隣接する分割領域列に含まれる列クラスタである隣接列クラスタとが単一の車線境界線として結合できることを示す予め設定されたクラスタ結合条件が成立するか否かを判断する。そして行クラスタ設定手順は、クラスタ結合条件が成立したと判断した場合には、選択列クラスタと隣接列クラスタとを結合し、道路延長方向に沿って列クラスタが連続して配置されている列クラスタの集合を１つの行クラスタとして設定する。
【００２０】
本開示の境界推定方法は、本開示の境界推定装置にて実行される方法であり、当該方法を実行することで、本開示の境界推定装置と同様の効果を得ることができる。
本開示の更に別の態様は、コンピュータを、領域設定部、境界判断部、列クラスタ設定部、及び、行クラスタ設定部として機能させるための境界推定プログラムである。
【００２１】
本開示の境界推定プログラムによって制御されるコンピュータは、本開示の境界推定装置の一部を構成することができ、本開示の境界推定装置と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】境界推定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】境界推定処理を示すフローチャートである。
【図３】特徴行列作成処理を示すフローチャートである。
【図４】直線状の対象道路において局所特徴領域を設定する方法を説明する図である。
【図５】Ｓ字状の対象道路において局所特徴領域を設定する方法を説明する図である。
【図６】局所形状抽出処理を示すフローチャートである。
【図７】クラスタリング処理を示すフローチャートである。
【図８】列方向クラスタリング処理を示すフローチャートである。
【図９】行方向クラスタリング処理を示すフローチャートである。
【図１０】クラスタリング処理の具体例を示す図である。
【図１１】局所形状結合処理を示すフローチャートである。
【図１２】行レベルクラスタを結合する方法を説明する図である。
【図１３】連続線算出処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本開示の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の境界推定装置１は、図１に示すように、表示部１１と、操作入力部１２と、データ記憶部１３と、データ入出力部１４と、制御部１５とを備える。
【００２４】
表示部１１は、図示しない表示装置を備え、表示装置の表示画面に各種画像を表示する。
操作入力部１２は、図示しないキーボードおよびマウスを介して使用者が行った入力操作を特定するための入力操作情報を出力する。
【００２５】
データ記憶部１３は、各種データを記憶するための記憶装置である。
データ入出力部１４は、有線または無線で接続された外部機器との間でデータの入出力を行う。
【００２６】
制御部１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインなどからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。マイクロコンピュータの各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。そして制御部１５は、操作入力部１２およびデータ入出力部１４からの入力に基づいて各種処理を実行し、表示部１１、データ記憶部１３およびデータ入出力部１４を制御する。
【００２７】
このように構成された境界推定装置１において、制御部１５は、境界推定処理を実行する。なお、制御部１５が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
【００２８】
ここで、制御部１５が実行する境界推定処理の手順を説明する。境界推定処理は、境界推定処理を実行するために制御部１５に記憶された境界推定プログラム２０を使用者の入力操作により起動することで実行される。なお境界推定プログラム２０は、境界推定装置１に予めインストールされていてもよいし、記録媒体またはネットワークを介してインストールされるようにしてもよい。記録媒体としては、例えば光ディスク、磁気ディスクおよび半導体メモリなどが挙げられる。
【００２９】
境界推定処理が実行されると、制御部１５は、図２に示すように、まず、Ｓ１０にて、道路地図データを作成する対象となる道路（以下、対象道路）を選択するための画像（以下、対象道路選択画像）を表示部１１の表示画面に表示する。
【００３０】
その後Ｓ２０にて、使用者により選択された対象道路を特定する対象道路特定情報が操作入力部１２から入力されたか否かを判断する。ここで、対象道路特定情報が入力されていない場合には、Ｓ２０の処理を繰り返すことにより、対象道路特定情報が入力するまで待機する。そして、対象道路特定情報が入力されると、Ｓ３０にて、対象道路特定情報により特定される対象道路の座標点群データをデータ記憶部１３から取得する。なお、対象道路の座標点群データは、境界推定処理を開始する前に予めデータ記憶部１３に記憶される。
【００３１】
対象道路の座標点群データは、対象道路の三次元形状を表す複数地点の三次元座標の集合であり、例えばモービルマッピングシステム（以下、ＭＭＳ）を利用して取得される。ＭＭＳは、Mobile Mapping Systemの略である。ＭＭＳでは、レーザスキャナを搭載した計測車両で対象道路を走行することにより、対象道路とその周辺の座標点群データを計測する。対象道路とその周辺の座標点群データは、計測車両の現在位置と、レーザスキャナがパルスレーザ光を照射した方向と、パルスレーザ光を照射してから反射レーザ光を検出するまでの時間に基づいて、レーザ光を反射した地点の三次元座標を計測することにより取得される。座標点群データのデータ構造は、テキスト形式でもよいし、既に流通している一般的な点群フォーマット（例えば、ＬＡＳ形式）を用いたものでもよく、その形式を問わない。以下、Ｓ３０で取得した座標点群データにより表される座標点群を構成する複数の点のそれぞれを座標点という。
【００３２】
また、座標点群データを構成する複数の点データはそれぞれ、三次元座標で表される座標値と、検出した反射レーザ光の反射強度を示す付属情報とを含む。
そしてＳ４０にて、特徴行列作成処理を実行する。ここで、Ｓ４０の特徴行列作成処理の手順を説明する。
【００３３】
特徴行列作成処理が実行されると、制御部１５は、図３に示すように、まずＳ１１０にて、縦断特徴領域を設定する。Ｓ１１０では、まず、図４に示すように、対象道路Ｒｏの走行軌跡Ｐｓを示すデータをデータ記憶部１３から取得する。走行軌跡Ｐｓは、計測車両が対象道路を走行したときの軌跡である。走行軌跡Ｐｓを示すデータは、境界推定処理を開始する前に予めデータ記憶部１３に記憶される。次に、Ｓ１１０では、図４に示すように、２本の縦断領域設定線Ｌｌ１，Ｌｌ２を設定する。縦断領域設定線Ｌｌ１，Ｌｌ２は、走行軌跡Ｐｓに対して平行で、且つ、走行軌跡Ｐｓおよび対象道路Ｒｏを縦断領域設定線Ｌｌ１と縦断領域設定線Ｌｌ２との間に挟むように設定される。さらに、Ｓ１１０では、２本の縦断領域設定線Ｌｌ３，Ｌｌ４を設定する。縦断領域設定線Ｌｌ３は、対象道路Ｒｏの始点において走行軌跡Ｐｓに対して垂直となるように設定される。縦断領域設定線Ｌｌ４は、対象道路Ｒｏの終点において走行軌跡Ｐｓに対して垂直となるように設定される。そして、Ｓ１１０では、図４に示すように、縦断領域設定線Ｌｌ１，Ｌｌ２，Ｌｌ３，Ｌｌ４によって囲まれる領域を、縦断特徴領域Ｒｌとして設定する。
【００３４】
そして、Ｓ１１０の処理が終了すると、図３に示すように、Ｓ１２０にて、横断特徴領域を設定する。Ｓ１２０では、まず、図４に示すように、走行軌跡Ｐｓに沿って予め設定された分割距離Ｄｄ１毎に、走行軌跡Ｐｓに対して垂直な横断領域設定線Ｌｔを設定する。そして、Ｓ１２０では、縦断特徴領域Ｒｌにおいて横断領域設定線Ｌｔにより分割された複数の領域のそれぞれを、横断特徴領域Ｒｔとして設定する。
【００３５】
そして、Ｓ１２０の処理が終了すると、図３に示すように、Ｓ１３０にて、局所特徴領域を設定する。Ｓ１３０では、まず、図４に示すように、複数の局所領域設定線Ｌｒを設定する。局所領域設定線Ｌｒは、縦断領域設定線Ｌｌ３に沿って予め設定された分割距離Ｄｄ２毎に、走行軌跡Ｐｓに対して平行となるように設定される。そして、Ｓ１３０では、複数の横断特徴領域Ｒｔのそれぞれにおいて、局所領域設定線Ｌｒにより分割された複数の領域のそれぞれを、局所特徴領域Ｒｒとして設定する。
【００３６】
そして、Ｓ１３０の処理が終了すると、図３に示すように、Ｓ１４０にて、付属情報を用いて、局所特徴領域の特徴量を算出する。Ｓ１４０では、具体的には、まず、複数の局所特徴領域のそれぞれについて、局所特徴領域に含まれる全ての座標点を抽出する。そして、複数の局所特徴領域のそれぞれについて、抽出した全ての座標点における反射強度の平均値を、局所特徴領域の特徴量として算出する。
【００３７】
次にＳ１５０にて、特徴行列を作成して、特徴行列作成処理を終了する。特徴行列は、Ｓ１４０で算出された複数の局所特徴領域の特徴量を、局所特徴領域の位置に対応させて行列状に配列することにより作成される。図４に示すように、縦断特徴領域Ｒｌは、走行軌跡Ｐｓに沿った方向を行とし、走行軌跡Ｐｓに対して垂直な方向を列として、ｍ行×ｎ列の行列状に複数の局所特徴領域に分割されている。なお、ｍ，ｎは正の整数である。したがって、特徴行列は、ｍ行×ｎ列の行列である。そして、例えば、図４に示す局所特徴領域Ｒｒａは、ｍ行×ｎ列の行列状に分割された縦断特徴領域Ｒｌにおいて、５行３列の位置に配置されている。このため、局所特徴領域Ｒｒａの特徴量は、特徴行列における５行３列の位置に配列される。
【００３８】
また、図５に示すように、例えば、対象道路ＲｏがＳ字状のように湾曲している場合であっても、湾曲している走行軌跡Ｐｓに対して垂直な横断領域設定線Ｌｔと、走行軌跡Ｐｓに対して平行な局所領域設定線Ｌｒとを設定することにより、局所特徴領域Ｒｒを設定することができる。
【００３９】
そして、Ｓ４０の特徴行列作成処理が終了すると、図２に示すように、Ｓ５０にて、局所形状抽出処理を実行する。ここで、Ｓ５０の局所形状抽出処理の手順を説明する。
局所形状抽出処理が実行されると、制御部１５は、図６に示すように、まずＳ２１０にて、特徴行列の特徴量を二値化する。具体的には、特徴行列に配列されているｍ×ｎ個の特徴量のそれぞれについて、特徴量が予め設定された二値化判定値以上である場合には特徴量を１に設定し、特徴量が二値化判定値未満である場合には特徴量を０に設定する。二値化判定値は、局所特徴領域が白色または黄色である場合に特徴量が１になるように設定される。
【００４０】
そしてＳ２２０にて、予め設定されている複数の規格値のうち、この局所形状抽出処理で未だ選択されていない規格値を選択する。車線境界線を表すために用いられる白線および黄線は規格が定められていることが多い。Ｓ２２０で選択される規格値は、車線境界線において規格として定められている白線および黄線の幅である。
【００４１】
その後Ｓ２３０にて、クラスタリング処理を実行する。ここで、Ｓ２３０のクラスタリング処理の手順を説明する。
クラスタリング処理が実行されると、制御部１５は、図７に示すように、まずＳ３１０にて、特徴行列において未だ選択されていない列の中から最も左側に位置する列を選択する。そしてＳ３２０にて、列方向クラスタリング処理を実行する。ここで、Ｓ３２０の列方向クラスタリング処理の手順を説明する。
【００４２】
列方向クラスタリング処理が実行されると、制御部１５は、図８に示すように、まずＳ４１０にて、Ｓ３１０で選択された列において、未選択の要素のうち最も上の要素を選択する。なお、要素とは、特徴行列に配列されている値であり、Ｓ２１０の処理により１または０に設定されている。
【００４３】
そしてＳ４２０にて、Ｓ４１０で選択された要素（以下、選択要素）が有効であるか否かを判断する。Ｓ４２０では、具体的には、選択要素が１である場合に、有効であると判断する。ここで、選択要素が有効である場合には、選択要素を採用し、Ｓ４６０に移行する。
【００４４】
一方、選択要素が有効でない場合には、Ｓ４４０にて、Ｓ４３０にて連続して採用された複数の要素（以下、採用要素群）の幅が、Ｓ２２０で選択された規格値と略一致しているか否かを判断する。ここで、採用要素群の幅が規格値と略一致していない場合には、Ｓ４６０に移行する。一方、採用要素群の幅が規格値と略一致している場合には、Ｓ４５０にて、採用要素群を、列レベルのクラスタ（以下、列レベルクラスタ）として登録し、Ｓ４６０に移行する。
【００４５】
そしてＳ４６０に移行すると、Ｓ３１０で選択された列において全ての要素を選択したか否かを判断する。ここで、全ての要素を選択していない場合には、Ｓ４１０に移行する。一方、全ての要素を選択した場合には、列方向クラスタリング処理を終了する。
【００４６】
そして、Ｓ３２０の列方向クラスタリング処理が終了すると、図７に示すように、Ｓ３３０にて、特徴行列において全ての列を選択したか否かを判断する。ここで、全ての列を選択していない場合には、Ｓ３１０に移行する。一方、全ての列を選択した場合には、Ｓ３４０にて、特徴行列において、未だ選択されていない列の中から最も左側に位置する列を選択する。そしてＳ３５０にて、行方向クラスタリング処理を実行する。ここで、Ｓ３５０の行方向クラスタリング処理の手順を説明する。
【００４７】
行方向クラスタリング処理が実行されると、制御部１５は、図９に示すように、まずＳ５１０にて、Ｓ３４０で選択した列において未だ選択されていない列レベルクラスタを選択する。次にＳ５２０にて、Ｓ３４０で選択した列の右隣の列の中から、Ｓ５１０で選択された列レベルクラスタに最も近い列レベルクラスタを選択する。
【００４８】
そしてＳ５３０にて、Ｓ５１０で選択した列レベルクラスタとＳ５２０で選択した列レベルクラスタとの間の距離（以下、選択クラスタ間距離）が、予め設定された連結判定値より小さいか否かを判断する。なお、選択クラスタ間距離は、例えば、Ｓ５１０で選択した列レベルクラスタの中心の位置と、Ｓ５２０で選択した列レベルクラスタ中心の位置との間の距離である。ここで、選択クラスタ間距離が連結判定値以上である場合には、Ｓ５５０に移行する。
【００４９】
一方、選択クラスタ間距離が連結判定値より小さい場合には、Ｓ５４０にて、Ｓ５１０で選択した列レベルクラスタと、Ｓ５２０で選択した列レベルクラスタとを結合して、結合された列レベルクラスタを、行レベルのクラスタ（以下、行レベルクラスタ）として登録し、Ｓ５５０に移行する。
【００５０】
そしてＳ５５０に移行すると、Ｓ３４０で選択した列において全ての列レベルクラスタを選択したか否かを判断する。ここで、全ての列レベルクラスタを選択していない場合には、Ｓ５１０に移行する。一方、全ての列レベルクラスタを選択した場合には、行方向クラスタリング処理を終了する。
【００５１】
そして、Ｓ３５０の行方向クラスタリング処理が終了すると、図７に示すように、Ｓ３６０にて、特徴行列において全ての列を選択したか否かを判断する。ここで、全ての列を選択していない場合には、Ｓ３４０に移行する。一方、全ての列を選択した場合には、クラスタリング処理を終了する。
【００５２】
ここで、クラスタリング処理の具体例を説明する。図１０に示すように、説明の簡略化のために、１本の白線ＷＬの両側にアスファルトＡＰが配置されている部分のみを対象道路Ｒｏとしている。列方向クラスタリング処理が実行されると、まず、対象道路Ｒｏにおける最も左側に設定された横断特徴領域Ｒｔ１を選択する。すなわち、特徴行列における１列目を選択する。そして、横断特徴領域Ｒｔ１は、上から順に局所特徴領域Ｒｒ１，Ｒｒ２，Ｒｒ３，Ｒｒ４，Ｒｒ５，Ｒｒ６，Ｒｒ７，Ｒｒ８を含んでいる。そして、上から順に局所特徴領域Ｒｒ１〜Ｒｒ８に対応する特徴行列の要素が有効であるか否かを判断する。これにより、局所特徴領域Ｒｒ３，Ｒｒ４，Ｒｒ５，Ｒｒ６が採用される。局所特徴領域Ｒｒ３〜Ｒｒ６は白線上に設定されている領域であるためである。そして、局所特徴領域Ｒｒ３から局所特徴領域Ｒｒ６までの幅が規格値と略一致しているとする。これにより、局所特徴領域Ｒｒ３〜Ｒｒ６の集合体が列レベルクラスタＣｃ１として登録される。
【００５３】
次に、横断特徴領域Ｒｔ１の右隣に設定された横断特徴領域Ｒｔ２を選択する。すなわち、特徴行列における２列目を選択する。そして、横断特徴領域Ｒｔ２は、上から順に局所特徴領域Ｒｒ１１，Ｒｒ１２，Ｒｒ１３，Ｒｒ１４，Ｒｒ１５，Ｒｒ１６，Ｒｒ１７，Ｒｒ１８を含んでいる。そして、上から順に局所特徴領域Ｒｒ１１〜Ｒｒ１８に対応する特徴行列の要素が有効であるか否かを判断する。これにより、局所特徴領域Ｒｒ１３，Ｒｒ１４，Ｒｒ１５，Ｒｒ１６が採用される。局所特徴領域Ｒｒ１３〜Ｒｒ１６は白線上に設定されている領域であるためである。そして、局所特徴領域Ｒｒ１３から局所特徴領域Ｒｒ１６までの幅が規格値と略一致しているとする。これにより、局所特徴領域Ｒｒ１３〜Ｒｒ１６の集合体が列レベルクラスタＣｃ２として登録される。
【００５４】
そして、対象道路Ｒｏにおける最も右側に設定された横断特徴領域Ｒｔ６まで、同様にして、列レベルクラスタの登録を行う。これにより、列レベルクラスタＣｃ１，Ｃｃ２，Ｃｃ３，Ｃｃ４，Ｃｃ５，Ｃｃ６が登録される。
【００５５】
次に、行方向クラスタリング処理が実行されると、まず、横断特徴領域Ｒｔ１に含まれる列レベルクラスタＣｃ１が選択される。そして、横断特徴領域Ｒｔ１に対して右隣に位置する横断特徴領域Ｒｔ２に列レベルクラスタＣｃ２が選択される。ここで、列レベルクラスタＣｃ１と列レベルクラスタＣｃ２との間の距離が連結判定値となるため、列レベルクラスタＣｃ１と列レベルクラスタＣｃ２とが結合され、行レベルクラスタとして登録される。
【００５６】
そして、対象道路Ｒｏにおける最も右側に設定された横断特徴領域Ｒｔ６まで、同様にして、行レベルクラスタの登録を行う。これにより、列レベルクラスタＣｃ１，Ｃｃ２，Ｃｃ３，Ｃｃ４，Ｃｃ５，Ｃｃ６の集合が１つの行レベルクラスタＣｒ１として登録される。
【００５７】
そして、Ｓ２３０のクラスタリング処理が終了すると、図６に示すように、Ｓ２４０にて、全ての規格値を選択したか否かを判断する。ここで、全ての規格値を選択していない場合には、Ｓ２２０に移行する。一方、全ての規格値を選択した場合には、Ｓ２５０にて、局所形状結合処理を実行する。ここで、Ｓ２５０の局所形状結合処理の手順を説明する。
【００５８】
局所形状結合処理が実行されると、制御部１５は、図１１に示すように、まずＳ６１０にて、同じ規格値を有する行レベルクラスタを全て選択する。そしてＳ６２０にて、Ｓ６１０で選択した行レベルクラスタのうち、互いに隣接する行レベルクラスタ間において、走行軌跡Ｐｓに対して平行な方向に沿った平行距離Ｄｐと、走行軌跡Ｐｓに対して垂直な方向に沿った垂直距離Ｄｖを算出する。例えば、図１２に示すように、対象道路Ｒｏについて、行レベルクラスタＣｒ１１，Ｃｒ１２，Ｃｒ１３，Ｃｒ１４，Ｃｒ１５，Ｃｒ１６，Ｃｒ１７，Ｃｒ１８が登録されたとする。
【００５９】
例えば、行レベルクラスタＣｒ１１は、行レベルクラスタＣｒ１３，Ｃｒ１５，Ｃｒ１７との間で平行距離Ｄｐおよび垂直距離Ｄｖを算出する。行レベルクラスタＣｒ１３は、行レベルクラスタＣｒ１１，Ｃｒ１４，Ｃｒ１５，Ｃｒ１６との間で平行距離Ｄｐおよび垂直距離Ｄｖを算出する。行レベルクラスタＣｒ１６は、行レベルクラスタＣｒ１２，Ｃｒ１３，Ｃｒ１４，Ｃｒ１５，Ｃｒ１６，Ｃｒ１７，Ｃｒ１８との間で平行距離Ｄｐおよび垂直距離Ｄｖを算出する。
【００６０】
そしてＳ６３０にて、Ｓ６２０で算出された平行距離Ｄｐおよび垂直距離Ｄｖを用いて、平行距離Ｄｐが予め設定された平行連結判定値未満であり、且つ、垂直距離Ｄｖが予め設定された垂直連結判定値未満である行レベルクラスタ同士を結合する。例えば、図１２では、行レベルクラスタＣｒ１３と行レベルクラスタＣｒ１５との平行距離Ｄｐおよび垂直距離Ｄｖがそれぞれ平行連結判定値未満および垂直連結判定値未満となる。さらに、行レベルクラスタＣｒ１５と行レベルクラスタＣｒ１７との平行距離Ｄｐおよび垂直距離Ｄｖがそれぞれ平行連結判定値未満および垂直連結判定値未満となる。このため、行レベルクラスタＣｒ１３，Ｃｒ１５，Ｃｒ１７が結合される。同様に、行レベルクラスタＣｒ１４，Ｃｒ１６，Ｃｒ１８が結合される。
【００６１】
そして、Ｓ６３０の処理が終了すると、図１１に示すように、Ｓ６４０にて、全ての規格値で行レベルクラスタを選択したか否かを判断する。ここで、全ての規格値で行レベルクラスタを選択していない場合には、Ｓ６１０に移行する。一方、全ての規格値で行レベルクラスタを選択した場合には、局所形状結合処理を終了する。
【００６２】
そして、Ｓ２５０の局所形状結合処理が終了すると、図６に示すように、局所形状抽出処理を終了する。
そして、Ｓ５０の局所形状抽出処理が終了すると、図２に示すように、Ｓ６０にて、連続線算出処理を実行する。ここで、Ｓ６０の連続線算出処理の手順を説明する。
【００６３】
連続線算出処理が実行されると、制御部１５は、図１３に示すように、まずＳ７１０にて、行レベルクラスタを１つ選択する。但し、Ｓ６３０で結合された複数の行レベルクラスタの集合は、１つの行レベルクラスタとして選択される。
【００６４】
次にＳ７２０にて、Ｓ７１０で選択した行レベルクラスタについて、列毎に中心点の位置を算出する。例えば、図１０に示すように、行レベルクラスタＣｒ１は、列レベルクラスタＣｃ１，Ｃｃ２，Ｃｃ３，Ｃｃ４，Ｃｃ５，Ｃｃ６の集合である。このため、列レベルクラスタＣｃ１，Ｃｃ２，Ｃｃ３，Ｃｃ４，Ｃｃ５，Ｃｃ６のそれぞれについて中心点の位置を算出する。図１０には、列レベルクラスタＣｃ１，Ｃｃ２，Ｃｃ３，Ｃｃ４，Ｃｃ５，Ｃｃ６の中心点として、点Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３，Ｐｃ４，Ｐｃ５，Ｐｃ６が示されている。
【００６５】
そしてＳ７３０にて、Ｓ７２０で算出した中心点を連結して、連結することで得られた連続線を登録する。図１０では、点Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３，Ｐｃ４，Ｐｃ５，Ｐｃ６を順次、直線で連結した線が連続線である。
【００６６】
その後Ｓ７４０にて、行レベルクラスタを全て選択したか否かを判断する。ここで、行レベルクラスタを全て選択していない場合には、Ｓ７１０に移行する。一方、行レベルクラスタを全て選択した場合には、連続線算出処理を終了する。
【００６７】
そして、Ｓ６０の連続線算出処理が終了すると、図２に示すように、Ｓ７０にて、Ｓ６０で登録された連続線のデータをデータ記憶部１３に記憶し、境界推定処理を終了する。
このように構成された境界推定装置１は、三次元座標で表される座標点の集合により対象道路の表面を示す座標点群のデータから車線境界線を推定する。座標点のデータには、座標点に対応する地点に車線境界線が配置されているか否かを判断するために、検出した反射レーザ光の反射強度を示す付属情報が付与されている。
【００６８】
境界推定装置１は、対象道路Ｒｏの表面を、対象道路Ｒｏが延びる走行軌跡Ｐｓに沿った複数の局所領域設定線Ｌｒと、走行軌跡Ｐｓに対して垂直な方向（以下、列方向）に沿った複数の横断領域設定線Ｌｔとにより分割し、分割された複数の領域のそれぞれを局所特徴領域Ｒｒとして設定する。
【００６９】
境界推定装置１は、設定された複数の局所特徴領域Ｒｒのそれぞれについて、局所特徴領域Ｒｒに含まれる座標点のデータに付与されている付属情報に基づいて、局所特徴領域Ｒｒに車線境界線が配置されているか否かを判断する。以下、車線境界線が配置されていると判断された局所特徴領域Ｒｒを、有効局所領域という。
【００７０】
境界推定装置１は、列方向に沿った１列の局所特徴領域Ｒｒの集合（以下、局所領域列）のそれぞれについて、列方向に沿って有効局所領域が連続して配置されている有効局所領域の集合を１つの列レベルクラスタとして設定する。
【００７１】
境界推定装置１は、複数の局所領域列のそれぞれについて、局所領域列に含まれる列レベルクラスタを選択する。その後、境界推定装置１は、選択した列レベルクラスタ（以下、選択列レベルクラスタ）と、選択列レベルクラスタに隣接する局所領域列に含まれる列レベルクラスタ（以下、隣接列レベルクラスタ）との間の距離（すなわち、選択クラスタ間距離）が予め設定された連結判定値より小さいか否かを判断する。なお、選択クラスタ間距離が連結判定値より小さいという判断条件は、選択列レベルクラスタと隣接列レベルクラスタとが単一の車線境界線として結合できることを示すクラスタ結合条件である。
【００７２】
そして境界推定装置１は、選択クラスタ間距離が連結判定値より小さいと判断した場合には、選択列レベルクラスタと隣接列レベルクラスタとを結合し、走行軌跡Ｐｓに沿って列レベルクラスタが連続して配置されている列レベルクラスタの集合を１つの行レベルクラスタとして設定する。
【００７３】
このように境界推定装置１は、車線境界線が配置されている局所特徴領域Ｒｒ（すなわち、有効局所領域）であるか否かを付属情報に基づいて判断し、有効局所領域を列方向および走行軌跡Ｐｓに沿って結合することにより車線境界線を推定する。これにより、境界推定装置１は、車線境界線を推定するために、コンピュータによる自動化が可能となる。このため、境界推定装置１は、地図作成作業者が座標点群を参照しながら車線境界線を図化する必要がなくなり、三次元道路地図の作成効率を向上させることができる。
【００７４】
また境界推定装置１は、複数の行レベルクラスタにおいて、平行距離Ｄｐが予め設定された平行連結判定値未満であり、且つ、垂直距離Ｄｖが予め設定された垂直連結判定値未満である場合に、複数の行レベルクラスタを１つの車線境界線として結合する。なお、垂直距離Ｄｖが予め設定された垂直連結判定値未満であることは、複数の行レベルクラスタが、走行軌跡Ｐｓに沿って延びる同一の道路延長線上に位置することを示す。これにより、境界推定装置１は、複数の行レベルクラスタで形成された破線状の車線境界線を１本の車線境界線として設定することができる。
【００７５】
また境界推定装置１は、走行軌跡Ｐｓに対して垂直な方向（すなわち、列方向）に沿った列レベルクラスタの長さ（すなわち、幅）が予め設定された規格値に一致しない列レベルクラスタを除外する。これにより、境界推定装置１は、車線境界線ではない列レベルクラスタが車線境界線であると判断されてしまう事態の発生を抑制することができる。
【００７６】
また境界推定装置１は、行レベルクラスタを構成する複数の列レベルクラスタのそれぞれについて、列方向における中心点の位置を算出し、算出された複数の中心点の位置を走行軌跡Ｐｓに沿って連結して連続線を設定する。これにより境界推定装置１は、車線境界線の中心を通る連続線を設定することができる。
【００７７】
以上説明した実施形態において、Ｓ１１０〜Ｓ１５０が領域設定部および領域設定手順としての処理に相当し、Ｓ２１０，Ｓ２２０，Ｓ４１０，Ｓ４２０が境界判断部および境界判断手順としての処理に相当し、Ｓ４３０〜Ｓ４５０が列クラスタ設定部および列クラスタ設定手順としての処理に相当し、Ｓ５１０〜Ｓ５５０が行クラスタ設定部および行クラスタ設定手順としての処理に相当する。
【００７８】
また、付属情報が境界線判断情報に相当し、走行軌跡Ｐｓが道路延長方向に相当し、局所領域設定線Ｌｒが延長方向分割線に相当し、横断領域設定線Ｌｔが垂直方向分割線に相当し、局所特徴領域Ｒｒが分割領域に相当する。
【００７９】
また、列レベルクラスタが列クラスタに相当し、Ｓ５３０の判断条件がクラスタ結合条件に相当し、行レベルクラスタが行クラスタに相当する。
また、Ｓ６１０〜Ｓ６４０がクラスタ結合部としての処理に相当し、平行連結判定値が結合判定距離に相当し、Ｓ４４０が列クラスタ除外部としての処理に相当し、規格値が境界線判定幅に相当し、Ｓ７１０〜Ｓ７４０が連続線設定部としての処理に相当する。
【００８０】
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば上記実施形態では、Ｓ１４０において、反射強度の平均値を局所特徴領域の特徴量として算出する形態を示した。しかし、局所特徴領域の特徴量は反射強度の平均値に限定されるものではなく、局所特徴領域に車線境界線が配置されているか否かを判断することができる情報であればよい。例えば、座標点群データを構成する複数の点データが、上記の付属情報として、反射強度の代わりに、座標点の標高を示す情報を含むようにしてもよい。そして、局所特徴領域の特徴量として、局所特徴領域に含まれる全ての座標点の標高の最小値を採用するようにしてもよい。車線境界線を示す白線または黄線はその周囲のアスファルトに対して若干盛り上がっているため、局所特徴領域に車線境界線が配置されているか否かを標高により判断することが可能である。
【００８１】
また上記実施形態では、Ｓ１１０において対象道路Ｒｏの走行軌跡Ｐｓを示すデータをデータ記憶部１３から取得する形態を示したが、対象道路が延びる道路延長方向に沿った線を示すデータを取得することができればよい。例えば、境界推定装置１の使用者が、表示部１１の表示画面上で、道路延長方向に沿った線を設定するようにしてもよい。
【００８２】
また上記実施形態では、反射強度の平均値を局所特徴領域の特徴量として算出する形態を示した。しかし、局所特徴領域の特徴量として、局所特徴領域に含まれる座標点の色、ＲＧＢ値の平均値、標高の最大値、または、標高の分散などを採用するようにしてもよい。
【００８３】
また上記実施形態では、特徴量が予め設定された二値化判定値以上である場合には特徴量を１に設定する形態を示した。このように、上記実施形態では、二値化判定値が予め設定されている。しかし、特徴行列の特徴量を俯瞰的に見渡して、車線境界線であるか否かを適切に判断できる二値化判定値を動的に決定するようにしてもよい。
【００８４】
また上記実施形態では、対象道路特定情報により特定される対象道路の座標点群データから車線境界線を推定するものを示したが、使用者に対象道路を選択させる処理を行うことなく、データ記憶部１３に記憶されている全ての座標点群データから車線境界線を推定するようにしてもよい。
【００８５】
上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００８６】
なお、前述した境界推定装置１の他、当該境界推定装置１を構成要素とするシステム、当該境界推定装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、境界推定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【００８７】
１…境界推定装置、１５…制御部、２０…境界推定プログラム
【図１】
2019020953.tif 000003
【図２】
2019020953.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019020953.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019020953.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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