(57)【要約】【課題】地図データの特性と道路構造の特性とを考慮することで、限られたデータ点数から直線は直線らしく、カーブはカーブらしく復元することが可能となる道路形状復元装置を提供する。【解決手段】デジタル形状情報を記録した記録媒体１０と、記録媒体から形状データを読み出すデータ読み込み手段２０と、特に地図データ点の特性を考慮しデータ点の補正を行うことで復元形状の精度を上げることを特徴とする第１補間形状算出手段３０と、特に道路構造の特徴に基づいて復元形状の精度を上げることを特徴とする、第２補間形状算出手段４０を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散点で示される２次元形状情報を有するデジタル形状情報と、
前記形状情報を読み込むためのデータ読み込み手段と、
前記データ読み込み手段によって読み込まれた連続する３点以上のデータ点の点列から、前記データ点の特性に応じて補間形状を算出する形状補間手段と
を有することを特徴とする道路形状復元装置。
【請求項２】
前記形状補間手段は、地図データ点の特性を考慮してデータ点の補正を行うことで補間形状を算出する第１の補間形状算出手段
を有することを特徴とする請求項１に記載の道路形状復元装置。
【請求項３】
前記形状補間手段は、道路構造の特徴に基づいて補間形状を算出する第２の補間形状算出手段
を有することを特徴とする請求項１に記載の道路形状復元装置。
【請求項４】
前記形状補間手段は、地図データ点の特性を考慮してデータ点の補正を行うことで補間形状を算出する第１の補間形状算出手段と、
前記第１の補間形状算出手段によって補正されたデータ点と、道路構造の特徴に基づいて補間形状を算出する第２の補間形状算出手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の道路形状復元装置。
【請求項５】
前記第１の補間形状算出手段は、データ補正手段と、データ補間手段とで構成され、
前記データ補正手段は、連続する３点以上のデータ点の点列から補正が必要か否かを判定するデータ特性判定手段を有することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の道路形状復元装置。
【請求項６】
前記データ補正手段は、前記データ特性判定手段の判定結果に基づいて、適切なデータ点を補正算出するデータ補正算出手段を有することを特徴とする請求項５に記載の道路形状復元装置。
【請求項７】
前記データ補正手段は、前記データ補正算出手段によって補正算出されたデータに基づいて、予め有しているデジタル形状データを更新する形状データ更新手段を有することを特徴とする請求項６に記載の道路形状復元装置。
【請求項８】
前記データ特性判定手段は、連続する３点のデータ点によって得られる隣接２線分の成す角の大きさから補正が必要な状態を判定するための角度判定手段を有することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の道路形状復元装置。
【請求項９】
前記データ特性判定手段は、連続する３点のデータ点によって得られる隣接２線分の成す角と、前記線分の一方の長さに基づいて補正が必要な状態を判定するためのデータ間隔判定手段を有することを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の道路形状復元装置。
【請求項１０】
前記第２の補間形状算出手段は、道路構造の特徴を表す直線と円弧と緩和曲線との連続で表現される道路形状拘束条件から道路形状を推定する形状推定手段を有することを特徴とする請求項３に記載の道路形状復元装置。
【請求項１１】
前記形状推定手段は、道路の曲率変化曲線を算出する曲率算出手段と、
前記算出された道路の曲率変化曲線から道路の曲率変化を示す道路パラメータを推定する道路パラメータ推定手段と、
前記推定した道路パラメータから道路形状を算出する形状算出手段と、
前記算出された道路形状と地図データによって得られる形状とを比較する実形状比較手段と
を有することを特徴とする請求項１０に記載の道路形状復元装置。
【請求項１２】
前記形状推定手段は、前記実形状比較手段において、算出された道路形状と地図データによって得られる形状との誤差が大きいと判断された場合には、前記道路パラメータ推定手段において、再度道路パラメータを推定することを特徴とする請求項１１に記載の道路形状復元装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載ナビゲーション等に用いられる地図データから道路形状を復元する道路形状復元装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路のカーブの判定をより正確に行うことのできる車両用ナビゲーション装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の車両用ナビゲーション装置では、４点以上の点から曲線を導き、曲線の曲率半径を算出することでカーブを算出している。カーブ算出のための手法として、Ｂスプライン曲線による補間が記載されている。
【０００３】
また、処理するデータを少なくして滑らかな図形を描くことが出来る図形処理装置が特許文献２に開示されている。特許文献２に記載の図形処理装置では、各縮尺に用意されたデータ点に基づいて、道路形状を曲線で補間するようにしている。補間のための手法としては、３次元スプライン曲線による補間手法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３２１０８６号公報
【特許文献２】
特開２００１−１４８０２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の車両用ナビゲーション装置では、道路形状が鋭角な場合には補間形状がデータからずれることを言及しているが、カーブを報知する場所の修正を目的としたものであって、補間形状を修正する点までは言及されておらず、また、特許文献２に記載の図形処理装置では、適切な地図座標点が与えられていない場合に補間形状がデータ点からずれる点について考慮されていない。
【０００６】
一般に、ナビゲーションシステム等に搭載されているデジタル地図データは、データ容量削減とコスト低減のために、記載されるデータ点数が十分ではない。その場合、ナビゲーションの画面上に地図データを表示する場合には、直線で連結したものでは滑らかさに欠けるものになってしまう。このため、これを解決するために特許文献１、特許文献２にはＢスプライン曲線や３次スプライン曲線などで補間する方法が記載されている。しかし、データ点数が限られている場合には、１つの線分が直線部とカーブ部との両方を表現していることも多い。そのため、Ｂスプライン曲線等で補間を行う場合には、形状を表現するデータ点数が不足すると補間形状が期待される形状から大きくはずれる場合があり、問題である。（図２参照）
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、地図データの特性と道路構造の特性とを考慮することで、限られたデータ点数から直線は直線らしく、カーブはカーブらしく復元することが可能となる道路形状復元装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の道路形状復元装置は、離散点で示される２次元形状情報を有するデジタル形状情報と、前記形状情報を読み込むためのデータ読み込み手段と、前記データ読み込み手段によって読み込まれた連続する３点以上のデータ点の点列から、前記データ点の特性に応じて補間形状を算出する形状補間手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の道路形状復元装置は、形状補間手段が地図データ点の特性を考慮してデータ点の補正を行うことで補間形状を算出する第１の補間形状算出手段を有することと特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の道路形状復元装置は、形状補間手段が道路構造の特徴に基づいて補間形状を算出する第２の補間形状算出手段を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の道路形状復元装置は、形状補間手段が地図データ点の特性を考慮してデータ点の補正を行うことで補間形状を算出する第１の補間形状算出手段と、前記第１の補間形状算出手段によって補正されたデータ点と、道路構造の特徴に基づいて補間形状を算出する第２の補間形状算出手段とを有するすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載の道路形状復元装置は、第１の補間形状算出手段は、データ補正手段と、データ補間手段とで構成され、データ補正手段は、連続する３点以上のデータ点の点列から補正が必要か否かを判定するデータ特性判定手段を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載の道路形状復元装置は、データ補正手段は、データ特性判定手段の判定結果に基づいて、適切なデータ点を補正算出するデータ補正算出手段を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載の道路形状復元装置は、データ補正手段は、データ補正算出手段によって補正算出されたデータに基づいて、予め有しているデジタル形状データを更新する形状データ更新手段を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項８に記載の道路形状復元装置は、データ特性判定手段は、連続する３点のデータ点によって得られる隣接２線分の成す角の大きさから補正が必要な状態を判定するための角度判定手段を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項９に記載の道路形状復元装置は、データ特性判定手段は、連続する３点のデータ点によって得られる隣接２線分の成す角と、前記線分の一方の長さに基づいて補正が必要な状態を判定するためのデータ間隔判定手段を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項１０に記載の道路形状復元装置は、第２の補間形状算出手段は、道路構造の特徴を表す直線と円弧と緩和曲線との連続で表現される道路形状拘束条件から道路形状を推定する形状推定手段を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項１１に記載の道路形状復元装置は、形状推定手段は、道路の曲率変化曲線を算出する曲率算出手段と、算出された道路の曲率変化曲線から道路の曲率変化を示す道路パラメータを推定する道路パラメータ推定手段と、推定した道路パラメータから道路形状を算出する形状算出手段と、算出された道路形状と地図データによって得られる形状とを比較する実形状比較手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項１２に記載の道路形状復元装置は、形状推定手段は、前記実形状比較手段において、算出された道路形状と地図データによって得られる形状との誤差が大きいと判断された場合には、道路パラメータ推定手段において、再度道路パラメータを推定することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のその他の道路形状復元装置は、角度判定手段の結果に基づいて、連続する３点によって得られる２つの線分上に１つずつ補正点を算出する第１の補正データ算出手段を有することを特徴とする。また、本発明のその他の道路形状復元装置は、データ間隔判定手段の結果に基づいて、連続する３点によって得られる２つの線分上に１点ずつ補正点を算出する第２の補正データ算出手段を有することを特徴とする。
【００２１】
【発明の作用及び効果】
与えられたデータ点からの補間形状が期待される形状から大きく離れるという状況は、直線と曲線の形状を決定するデータ点の数が、形状の変化の度合いに対して十分でないために生じるものである。
【００２２】
例えば、図５の一点鎖線で囲まれた部分のように３点で表現された２つの線分の成す角θｉが９０度近い角度となるような状況を考える。この３点（２つの線分）は直線−カーブ−直線という変化を表現していると考えられる。しかし、３次Ｂスプライン曲線は補間対象区間の前後の点の影響を強く受けるため、図５のような形状の場合、急峻な変化を実現できない。３次スプライン曲線による補間の場合も誤差の傾向は異なるが、同様に急峻な変化を実現することは難しい。
【００２３】
そこで、３点で表現されるデータが一定以上の形状変化をもつと判断される場合、直線−カーブ−直線の変化を表現するにはデータ点数が少ないと判断し、中央点付近に１点以上の点を追加するか、中央点の代わりに２点以上の点を追加する。そうすることで制御点が増加し、前後の点の影響を弱めることにより、直線部を直線らしく復元し、カーブ部をカーブらしく復元することが可能となる。補間に用いる曲線の特性に合わせて、予め補正が必要な場合を判断し、補正点の算出を行うことで任意の補正手段においても改善することが可能となる。
【００２４】
また、道路は一定の拘束条件に基づいて設計されたものである。道路は直線と円弧と、直線と円弧間を緩やかに連結する緩和曲線とで構成される。例えば、図１３のような変化をしている。円弧は一定区間連続する、直線は一定以上連続しない、一定以上の曲率変化がある場合には間に緩和曲線が挿入されるなどの道路形状拘束条件を有する。地図データから推定された曲線は、滑らかに補間されていたとしても、実際の道路形状変化の特性とは合致していない状況もある。そのため、道路形状拘束条件を導入することで緩カーブ−急カーブ−緩カーブといったカーブのみの連続で表現されることがなくなり、直線部は直線らしく、カーブ部はカーブらしく復元することが可能となる。
【００２５】
以上のように、本発明の道路形状復元装置は、連続する３点で表現される２つの線分の成す角が一定以下の時、中央付近の両側にデータ点を付与するものである。このとき、データ点を付与する位置は、成す角と線分の長さに応じて変化させる。また成す角が小さいときには、曲率半径が小さくなると考え元データに近いデータ点を付与する。また、本発明の道路形状復元装置は、元データに基づいて曲率変化曲線を導出し、道路拘束条件と比較するものである。得られた曲率変化曲線に道路モデルを当てはめて、最適な変化パターンを推定している。つまり、本発明の道路形状復元装置は、補間曲線に応じて、直線とカーブを表現するのに必要な点を新たに加え、道路構造の拘束条件に基づいて、直線と緩和曲線と円弧で道路を近似することで、限られたデータ点から、直線は直線らしく、カーブはカーブらしく道路を復元することを可能とする道路形状復元装置である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明に関わる道路形状復元装置の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の構成要素の概略を示すブロック図である。本実施の形態の道路形状復元装置は、デジタル形状情報を記録した記録媒体１０と、記録媒体から形状データを読み出すデータ読み込み手段２０と、特に地図データ点の特性を考慮しデータ点の補正を行うことで復元形状の精度を上げることを特徴とする第１補間形状算出手段３０と、特に道路構造の特徴に基づいて復元形状の精度を上げることを特徴とする、第２補間形状算出手段４０を有する。本実施の形態はデータ点数が少ない状況においても、直線部は直線らしく、カーブ部はカーブらしく復元することを可能にするものである。
【００２７】
デジタル形状情報１０は、道路形状を離散的な座標値で表現した情報であり、ナビゲーション用の道路地図データでもよいし、他の目的のための道路地図でもよい。
【００２８】
データ読み込み手段２０は、デジタル形状情報１０から形状情報を読み込むものであり、データ全体を読み込んでもよいし、必要なだけのデータを逐次読み出す形であってもよい。
【００２９】
第１補間形状算出手段３０と第２補間形状算出手段４０は、それぞれ独立で成立するが、第１補間形状算出手段３０で算出されたデータを第２補間形状算出手段４０の入力としてもよい。
【００３０】
はじめに、第１補間形状算出手段３０について説明する。第１補間形状算出手段３０は、地図データ点の特性を考慮してデータを補正するデータ補正部３１と、補正されたデータに基づいてデータ間を３次曲線などで補間するデータ補間部３２からなる。データ補間部３２は、Ｂスプライン、スプライン、ベジエ曲線などでもよいし、他の手法を用いてもよい。
【００３１】
データ補正部３１の構成を図３に示す。データ補正部３１は、データ特性判定手段３１１と、判定結果に基づいて復元に適切なデータに補正するためのデータ補正手段３１２と、補正したデータと元のデータとを合わせてデータを更新するための形状データ更新手段３１３とからなる。データのデータ特性判定手段３１１は、期待する形状に対してデータが適当か否かを判定するものである。データ特性判定手段３１１はデータ補間部３２で想定する補間手法に共通でもよいし、補間手法ごとに異なる手段を用いても良い。判定結果は補正が必要か否かで表現しても良いし、補正の度合いや補正の種類を示す情報を与えても良い。
【００３２】
データ補正算出手段３１２はデータ特性判定手段３１１によって判定された結果に基づき、補正データを算出するものである。補正データ算出は共通の手法で行っても良いし、判定結果に基づいて複数の手法を使い分けても良い。
【００３３】
形状データ更新手段３１３は、データ読み込み手段２０で得られた元来の形状データに対し、データ補正算出手段３１２によって得られた補正データを追加、置き換え、あるいはその両方を行うものである。更新手段によって更新された形状データをさらにデータ特性判定手段３１１によって判定し、さらに補正を加えてもよい。
【００３４】
ここで、復元形状が期待される形状から大きくはずれる実例について示す。図５は３次Ｂスプライン曲線を用いて与えられたデータ点間を補間した結果を示す。３次Ｂスプライン曲線は下記の式（１）、（２）で表現される。
【数１】
2004294953.tif 000003
【００３５】
３次Ｂスプライン曲線は、点Ｐｉと点Ｐｉ＋１の間を点Ｐｉ−１〜Ｐｉ＋２の影響をうけるような重み関数を用いて算出される。つまり、前後の点の影響をうけるため、形状変化が大きくかつデータ点数が少ない図５のような状況において、Ｂスプラインで補間した形状は期待される形状からはずれ、元来のデータ点に対しても大きくずれることが考えられる。なお、Ｂスプラインの定義式は式（３）〜（５）で示される。
【数２】
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【００３６】
また、図６は３次スプライン曲線を用いてデータ点間を補間した結果を示す。３次スプライン曲線はセグメント間を３次関数で滑らかにつなぐものであり、データ点を必ず通る。しかし、データ点部分において急激な曲線方向の変化を表現することが難しいため、図６のようにデータ点間の補間形状が膨らんだり、大きな誤差を生む可能性がある。
【００３７】
ここで、データ特性判定手段３１１について示す。データ特性判定手段は、期待する形状に対してデータが適当か否かを判定するものである。連続する３点によって得られる隣接２線分の成す角の大きさから補正が必要な状態を判定するための、角度判定手段３１４であってもよいし、連続する３点によって得られる隣接２線分の成す角と、片側の長さから補正が必要な状態を判定するための、データ間隔判定手段３１５であってもよい。あるいは、双方を有し、ＡＮＤ条件で判定をおこなってもよいし、ＯＲで判定を行ってもよい。
【００３８】
また、データ補正算出手段３１２は、データ特性判定手段３１１によって判定された結果に基づき、補正データを算出するものである。角度判定手段３１４の結果に基づき、連続する３点によって得られる２つの線分上に補正点を算出する、第１補正データ算出手段３１６であってもよいし、データ間隔判定手段の結果に基づき、連続する３点によって得られる２つの線分上に補正点を算出する、第２補正データ算出手段３１７であってもよい。あるいは、双方の算出手段を有する補正手段であってもよい。
【００３９】
データ特性判定手段３１１の角度判定手法３１４とデータ補正算出手段３１２の第１補正データ算出手法３１６について、例を用いて説明する。復元手法として３次Ｂスプライン曲線を想定してデータ特性の判定を行う。図７に示すように、線分Ｐｉ−１−Ｐｉと線分Ｐｉ−Ｐｉ＋１による成す角をθｉとする。θｉが規定値θｔｈよりも小さい場合は、補間時に前後の点の影響を大きくうけると考え、補正が必要であると考えられる。
【００４０】
３次Ｂスプライン曲線の場合、補間対象区間の前後１点ずつの影響を受けるため、規定値よりも小さいと判定された場合は、図６に示すように、Ｐｉの代わりに例えば線分Ｐｉ−１−Ｐｉ上に補正点Ｐ’ｉを配し、線分Ｐｉ−Ｐｉ＋１上に点Ｐ’’ｉを配する。このようにすることで、急激な形状変化を弱め、点数を増加させることによって前後の点の影響を削減することができる。Ｐ’ｉとＰ’’ｉの算出方法は式（６）のような形でもよいし、適切に補正が行われるのならば、特に手法は限定しない。
【数３】
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【００４１】
同様に、データ特性判定手段３１１のデータ間隔判定手法３１５とデータ補正算出手段３１２の第２補正データ算出手段３１７について、例を用いて説明する。復元手法は同様に３次Ｂスプライン曲線を想定する。２線分による成す角θｉが規定値より大きい場合であっても、データ点の間隔が広い場合、図５のように補間形状に誤差が生じる可能性がある。そこで、例えば図９に示すように、線分Ｐｉ＋１−Ｐｉ＋２と線分Ｐｉ＋２−Ｐｉ＋３による成す角をθｉ＋２とする。Ｐｉ＋１から線分Ｐｉ＋２−Ｐｉ＋３に平行な線を引いた場合、平行線の間隔をＬｉ＋２とする。Ｌｉ＋２が規定値Ｌｔｈ以上に大きくなると、補間時に前後の点の影響が大きくなると考え、補正が必要であると判定する。ただし、平行線の間隔は式（７）で表現される。
【数４】
2004294953.tif 000006
【００４２】
同様に規定値よりも大きいと判定された場合は、図１０に示すように、Ｐｉ＋２の代わりに例えば線分Ｐｉ＋１−Ｐｉ＋２上に補正点Ｐ’ｉ＋２を配し、線分Ｐｉ＋２−Ｐｉ＋３に補正点Ｐ’’ｉ＋２を配する。Ｐ’ｉ＋２とＰ’’ｉ＋２の算出方法は式（８）のような形でもよいし、適切に補正が行われるのならば、特に手法は限定しない。
【数５】
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【００４３】
なお、第１補正データ算出手段３１６、第２補正データ算出手段３１７の組み合わせ方は任意とする。元のデータを算出された補正データで更新し、想定した３次Ｂスプライン曲線で補間を行った結果を図１１に示す。図５と比較して、補間形状の誤差が少なくなっていることが分かる。
【００４４】
上記は３次Ｂスプライン曲線を例にとって説明したが、Ｂスプライン曲線に限らず、スプライン曲線、ベジエ曲線、ナーブス曲線でもよく、それぞれの補間手法に適した判定基準や補正方法をとることで、直線部を直線らしく、カーブ部をカーブらしく復元でき、精度のよい形状を復元することが可能になる。判定と補正の手順について図１２の処理フローで示す。
【００４５】
次に、第２補間形状算出手段４０について具体例を用いて説明する。図４は第２の補間形状算出手段４０の構成を示すものであり、道路構造の特徴に基づいて形状を補間するものである。第２の補間形状算出手段４０は、道路構造の特徴を記述した道路形状拘束条件４１と、地図データから得られた形状を道路構造の拘束条件と比較して最適な補間形状を推定する形状推定手段４２からなる。
【００４６】
道路形状拘束条件４１は、例えば道路構造は直線と円弧と緩和曲線の連続で表現され、それぞれの状態の連続や状態間の遷移は一定の条件で制約されたものである。図１３は道路曲率変化が直線と円弧と緩和曲線の連続で表現されている例を示し、図１４はそれぞれの状態が継続する条件と、状態間の遷移が許される条件の例を示すものである。図１３、１４から、道路構造は同じ方向の半径の異なる円弧が連続することはなく、直線部分か、反対方向の円弧を取る。また、曲率変化が一定以下の時以外は、直線部と円弧部、正円弧部と負円弧部の間の遷移には緩和曲線が挿入される。さらに、円弧や緩和曲線はその曲率に応じて、最低連続長が既定されている。道路拘束条件は、上記のような曲率で情報を有してもよいし、道路構造の条件を適切に示す形ならば特にその形態は問わない。
【００４７】
形状推定手段４２は、道路形状拘束条件４１で保持する曲率変化と、地図データから推定される形状の曲率変化とを比較し、拘束条件で有する条件に合うように形状を推定する。たとえば、道路の曲率変化特性に注目して比較する場合、次のような構成が考えられる。地図データから得られる道路の座標データ、あるいは第１の補間形状算出手段３０のデータ補正部３１において補正された補正データから曲率変化を算出するための曲率算出部４３と、算出された曲率変化曲線と道路形状拘束条件から得られる曲率変化特性とを比較し、適切な道路パラメータを推定する道路パラメータ推定部４４と、推定したパラメータから２次元道路形状を算出する形状算出部４５と、算出された二次元道路形状と、地図データから得られる形状とを比較する実形状比較部４６からなる。実形状比較部４６において、推定された形状と地図データから得られる形状とが大きくかけ離れている場合は、道路パラメータ推定部４４において、格差が少なくなるようにパラメータを再度推定する手順を繰り返す。なお、ここでいう道路パラメータとは、曲率の状態（直線、正円弧、負円弧、上り緩和、下り緩和）と、それぞれの状態の開始地点、終了地点、開始位置での曲率、終了位置での曲率を示す。
【００４８】
構成は特にこれに限るわけではなく、道路構造の拘束条件を考慮した形状推定が行われるならば、任意の推定手法を用いてよい。例えば、地図データ点がプロットされた二次元平面上に、制限内の円弧と直線と緩和曲線を当てはめて形状推定を行ってもよい。
【００４９】
図１５は地図データから推定された曲線の曲率変化曲線と、望ましい曲率変化曲線を示すものである。図１５のように、３次スプライン曲線などで補間する場合、滑らかにデータ点間を補間することはできるが、その曲率変化は実際の道路で許容される形状と異なる場合がある。例えば、破線で示す急カーブ→緩カーブ→急カーブのような、一方向の異なる曲率を持つ円弧が連続するような状況は実際の道路では許容されていない。このような部分を、円弧→直線→円弧になるように適切に道路パラメータを推定することで、地図データ点数が不足している状況においても、直線部は直線部として、カーブ部はカーブ部として復元することが可能になる。
【００５０】
図１６に具体的な道路パラメータ推定方法について図解し、推定手順を図１７のフローチャートに示す。推定したい状態は、直線／上り緩和曲線／下り緩和曲線／正円弧／負円弧の５つの状態であり、それぞれの開始地点と曲率変化は線分ｃ＝αｉ・ｌ＋βｉ（ｌｉ≦ｌ≦ｌｉ＋１）を求めることで推定できる。一定区間ΔＬ（ｌｉ≦ｌ≦ｌｉ＋１）の曲率変化のデータを読み込み、その区間の曲率変化を近似する直線ｃ＝αｉ・ｌ＋βｉを最小二乗近似などからもとめる。一つの線分の連続区間が一定距離未満の場合は、さらにΔＬ分の区間を読みこんで２ΔＬ区間分の直線近似を行う。連続区間距離が次の曲率状態へ遷移を許容する長さになった場合、現直線を延長し、３ΔＬでの直線と曲線との距離誤差を求める。距離誤差が所定値以下の場合は、さらの近似区間を延長する。距離誤差が一定距離以上となる場合、次の曲率状態への遷移が妥当とし、求めたｃ＝αｉ・ｌ＋βｉ（ｌｉ≦ｌ≦ｌｉ＋１）から道路の状態、当該状態の開始地点、終点地点、開始地点での曲率、終了地点での曲率を算出する。
【００５１】
次の状態の区間ΔＬ（ｌｉ＋１≦ｌ≦ｌｉ＋２）の曲率変化のデータを読み込み、新に近似直線を求める。一つ前の状態の近似直線と、新たに求められた近似直線との交点を求めることで、線分の開始地点と一つ前の状態の終了地点を再計算する。但し、道路構造拘束条件から、道路の状態は一つ前の道路の状態に依存するため、αとβが取りうる値に制約条件がある。なお、直線部、円弧部は、直線近似の際はα＝０と固定してβを求めればよい。
【００５２】
上記手順を繰り返すことで、道路構造拘束条件を満たすような道路パラメータを求めることができ、求めたパラメータから道路形状を復元することが可能になる。図１７では最急降下法に基づいた近似直線の求め方を示したが、妥当なパラメータを推定できる手法であれば、ニュートン法などのその他の推定手法を用いてもよい。
【００５３】
また、図１８に示すように、道路パラメータ推定と実形状比較部を繰り返すことでより正確に道路形状を復元することが可能となる。
【００５４】
上記のように、ナビゲーション地図データのようなデータ点が限られ、直線部とカーブ部を適切に復元できないような状況においても、上記、第１補間形状算出手段、第２補間形状算出手段、あるいは両方を有する形状復元装置を用いることで、直線部は直線らしく、カーブ部はカーブらしく復元することが可能になる。
【００５５】
尚、本発明の距離分布検知装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】従来技術の問題点を示す図。
【図３】本発明の実施の形態における第１補間形状算出手段の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の実施の形態における第２補間形状算出手段の構成を示すブロック図。
【図５】３次Ｂスプラインによる補間で補間誤差が生じることを示す図。
【図６】３次スプラインによる補間で補間誤差が生じることを示す図。
【図７】本発明の実施の形態における角度判定手段の処理を示す図。
【図８】本発明の実施の形態における第１補正データ算出手段の処理を示す図。
【図９】本発明の実施の形態におけるデータ間隔判定手段の処理を示す図。
【図１０】本発明の実施の形態における第２補正データ算出手段の処理を示す図。
【図１１】本発明の実施の形態によって補正を行った結果を示す図。
【図１２】本発明の実施の形態における形状補正の処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】道路構造の曲率変化の例を示す図。
【図１４】道路形状拘束条件の例を示す図。
【図１５】地図データから推定された曲線の曲率変化曲線と、望ましい曲率変化曲線を示す図。
【図１６】本発明の実施の形態における道路構造パラメータ推定の処理を示す図。
【図１７】本発明の実施の形態における道路パラメータ推定の処理の流れを示すフローチャート。
【図１８】本発明の実施の形態の道路パラメータ推定と実形状比較との関係を示す図。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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