(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地図データから道路に関連する図形データを抽出する道路データ抽出処理部と、
前記図形データに基づいて２値画像データを作成し、該２値画像データを、道路の外側を構成する第１の分類と、道路の交差点付近を構成する第２の分類と、道路の内側を構成する第３の分類と、の３種類の画像にわける画像変換処理部と、
前記第１から第３までの分類に基づいて道路の内側を塗り潰す道路中埋め処理部と、
中埋め処理された道路の幅を細くして道路の中心線を画定する処理を行なう細線化処理部と
を有することを特徴とする道路ネットワーク図形の自動生成装置。
【請求項２】
前記道路中埋め処理部は、
前記第１の分類に属する画像について、道路車線分の大きさで画像の膨張処理を施し、膨張した大きさと同じ大きさで収縮処理を加える道路外側処理部と、
前記第２の分類に属する画像について、交差点と推測される領域が埋められる大きさで膨張処理と収縮処理とを行い、前記道路外側処理部により生成された画像とのＯＲ演算処理を行う交差点処理部と、
道路の内側の白領域について、前記第３の分類に属する画像と重なる領域を塗りつぶす中埋め処理部と、
前記中埋め処理された画像について、画像ラインの幅をその両側から細くすることにより道路の中心線からなるベクトルデータを作成する細線化処理部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の道路ネットワーク図形の自動生成装置。
【請求項３】
コンピュータにより道路ネットワーク図形を自動作成する方法であって、
デジタル地図データベースにレイヤ構造で格納されている地図データを２値化し道路の外側を構成する第１の分類と、道路の交差点付近を構成する第２の分類と、道路の内側を構成する第３の分類との３種類の画像にわける画像変換処理部による処理を行なう画像変換処理工程と、
前記第１の分類に属する画像について、一般的な道路車線分の大きさで画像の膨張処理を施し、膨張した大きさと同じ大きさで収縮処理を加える道路外側処理を行い、前記第２の分類に属する画像について、画像メモリを交差点と推測される領域が埋められる程度の大きさで膨張、収縮処理を行い、前記道路外側処理により生成された画像メモリとのＯＲ演算処理を行い、道路の内側の白領域について、前記第３の分類に属する画像と重なる領域を塗りつぶす道路中埋め処理部による処理を行う中埋め処理工程と、
前記中埋め処理された画像について、画像ラインの幅をその両側から細くしていくことにより道路の中心線からなるベクトルデータを作成する細線化処理部による処理を行う細線化処理工程と
を有することを特徴とする道路ネットワーク図形の自動生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータにより、レイヤ構造を有するデジタル地図データのうち道路に関連する各種図形データから道路中心線の道路ネットワークデータを自動生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーナビゲーションなどに利用される道路ネットワークデータは、道路の中心位置を示す折れ線のベクトル図形と、道路の交差点を示す点のベクトル図形とから構成されている。一般的に中心位置を示す折れ線をリンクといい、交差点を示す点をノードという。これらのデータを生成する際は、航空写真や地形図などの画像データをグラフィックディスプレイ上に表示し、道路ネットワークをデジタイズなどの手動により入力する。
【０００３】
近年では、既にベクトル化されたデジタル地図データの入手が容易になり、また道路上の施設も高精度に入力されているデータが整備されるようになってきた。これらのデジタル地図データはレイヤ構造になっているのが一般的であり、それぞれの種別ごとに抽出して利用することができる。
【０００４】
道路に関連した図形としては、道路の外側を示す街区の境界線や側溝、歩道境界を示すレーン境界ペイントなどがある。また、道路の内側に存在するものとしては、停止線や横断歩道のペイント、センターラインなどがある。このような図形データから道路の中心線を示す道路ネットワークを生成するには、対になる道路の外側ベクトルを見つけて、その中間をとるように中心線のベクトルを生成する方法が用いられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４６５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の方法では、それぞれのオブジェクトは独立して存在しており、また交差点形状の複雑さから、対応関係を見つけるのが難しいという問題があった。すなわち、道路外側線をペアリングすることが難しいため、道路ネットワークが自動生成できる箇所も少なく、自動生成後にかかる修正も多くなるため、道路ネットワーク生成に要するコストが高くあり、時間もかかるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、より低コストで、より高精度の道路ネットワークデータを自動生成する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、道路を１つの画像ラインとし、その細線化により中心線を生成することにより、全域にわたり高精度な道路ネットワークデータを自動生成することを特徴とする。
【０００９】
まず、既にベクトル化されたデジタル地図データから街区の境界線や側溝、縁石などの道路の外側を構成するレイヤの図形を二値画像に変換する。それを、道路の１車線分に該当する幅を目安に膨張・収縮処理を行い、道路を１本の画像ラインとした画像データを生成する。同様に横断歩道や停止線などの交差点付近を構成するレイヤの図形データを二値化画像に変換し、膨張・収縮処理により、交差点付近を塗りつぶした画像データを作成する。先に作成した２つの画像データを合成（ＯＲ演算）し、この画像データにある道路内にできた白抜きの領域を、道路の内側に存在する停止線や横断歩道、規制情報などの路面ペイントなどの図形データから生成した二値画像と比較して、重なる部分については塗りつぶした画像を生成する。
【００１０】
以上の過程を経て、道路を１つの画像ラインとする画像データを生成し、これを細線化して道路中心線のベクトルデータを生成する。細線化した後は、生成したベクトルの折れ線を道路の特徴を用いた補整処理を行い整形して、最終的な道路ネットワークデータとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、デジタル地図データに含まれる道路に関する図形データを利用して、道路ネットワークデータを自動生成することができる。これは道路ネットワークデータの作成にかかる作業を省力化し、コストも削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態による道路ネットワーク自動生成システムについて図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本実施の形態による道路ネットワーク自動生成システムの一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態による道路ネットワーク自動生成システムは、図１に示すように、道路ネットワークデータの入出力等を行う中央処理装置１と、キャラクタ及びグラフィック画面を有するキーボード装置２付きディスプレイ装置３と、中央処理装置１から参照可能なデジタル地図データファイル４と、を有している。
【００１３】
中央処理装置１は、道路データ抽出処理部５、ベクトル画像変換処理部６、道路中埋め処理部７、細線化処理部８及び形状補整処理部９を有している。デジタル地図データファイル４は、ＣＤドライブまたは記憶装置に格納されており、これを中央処理装置１に読み込み、中央処理装置１の道路データ抽出処理部５、ベクトル画像変換処理部６、道路中埋め処理部７、細線化処理部８、形状補整処理部９で自動生成した道路ネットワークデータをディスプレイ装置３に表示する。
【００１４】
図２は、本実施の形態による道路ネットワーク自動生成システムにおける中央処理装置１において実行される道路ネットワーク自動生成処理の手順の概略を示すフローチャート図である。図１及び図２に示すように、中央処理装置１の道路データ抽出処理５、ベクトル画像変換処理部６、道路中埋め処理部７、細線化処理部８、形状補整処理部９にそれぞれ対応して、道路データ抽出工程ＳＴ１、ベクトル画像変換工程ＳＴ２、道路中埋め工程ＳＴ３、細線化工程ＳＴ４、形状補整工程ＳＴ５の順に処理が行われる。道路中埋め工程ＳＴ３は、更に道路外側処理工程ＳＴ３１と交差点処理工程ＳＴ３２と中埋め処理工程ＳＴ３３とを有する。
【００１５】
各工程における処理を詳細に説明する。
【００１６】
（道路データ抽出工程ＳＴ１）
道路データ抽出工程では、図３に示すようなレイヤ構造のデジタル地図データから道路に関連するレイヤの図形データを抽出する。図形データはポリラインやポリゴン等のベクトル形式で保持されている。図３に示すように、地図データにおいては、道路内側構造物、道路外側線、歩道、横断歩道、家枠、家名、等高線、地名、ランドマーク、鉄道などのレイヤが存在する。その中から、道路に関連するレイヤ（この場合は上記レイヤのうち最初のレイヤから５番目のレイヤまでの５レイヤ）を抽出する。
【００１７】
（ベクトル画像変換工程ＳＴ２）
ベクトル画像変換工程では、道路に関連したレイヤにある図形データ（図４（ａ）では、図形Ｌ１で示される）に基づいてマッピング可能な画像用メモリ領域を作成する。まず、各図形データＬ１に基づいて図形データＬ１を一部でも含む領域をピクセル単位でマッピングし（Ｌ１＋Ｐｘ１）、図形データＬ１を消去することにより、図４（ｂ）に示すような２値画像メモリデータを作成する（Ｐｘ１）。以上の処理により形成された２値画像メモリデータ（レイヤ毎に分かれていた図形データ）を、道路の外側を構成する第１の分類（図５（ａ））、道路の交差点付近を構成する第２の分類（図６（ａ））、道路の内側を構成する第３の分類（図７（ｂ））、の３種類の画像にわけることができる。
【００１８】
道路の外側を構成する第１の分類としては、道路外側線(街区線でも良い)や、側溝、縁石、分離帯などが挙げられる。道路の交差点付近を構成する第２の分類としては、横断歩道や停止線などのレーン境界ペイントなどが含まれる。道路の内側を構成する第３の分類としては、センターラインや車線境界線、各種規制標示などのレーン境界ペイントが含まれる。
【００１９】
（道路外側処理工程ＳＴ３１）
道路外側処理工程では、道路の外側を構成する第１の分類に関する図５（ａ）の画像について、一般的な道路車線分相当に該当する大きさで画像の膨張処理を施す。これにより１車線相当の道路であれば１本の太い画像ラインとして道路が形成されるようになる（例えば、Ｌ２、Ｌ３）。この様子を図５の（ｂ）に示す。これに対して、膨張した大きさと同じ大きさだけ収縮処理を加えて図５の（ｃ）のような状態の画像メモリを生成する。この状態では、１車線相当の道路であれば中が塗りつぶされるが、太い道路の中は塗りつぶされていないため、これに対処する処理を以下で行う。まず、最初に行うのは交差点付近を塗りつぶす処理で、これは（交差点処理工程ＳＴ３２）で行う。
【００２０】
（交差点処理工程ＳＴ３２）
道路交差点処理工程では、交差点を構成する第２の分類に関する図６（ａ）の画像について、交差点と推測される領域（例えばＡｃ１など）が全て埋められる程度の大きさで膨張処理する（図６（ｂ）参照）。これを再度収縮処理することにより図６（ｃ）のような状態とし、工程ＳＴ３１で生成した画像（図５（ｃ）：図６（ｄ）に対応する）と合成し（ｏｒ処理）、図６（ｅ）に示す画像を生成する。これにより、交差点付近も埋められた状態となり、太い道路内側が、各交差点で分断された多くの白領域のみが残る。この白領域を塗りつぶすために（中埋め処理工程ＳＴ３３）の処理を行う。
【００２１】
（中埋め処理工程ＳＴ３３）
中埋め処理工程では、これまでの工程で作成された道路の内側の白い部分が多数存在する図７（ａ）に示す画像のうちの閉じた領域について道路の内側を構成する第３の分類に含まれる構造物をまとめた図７（ｂ）に示す画像と重なる白領域を全て塗りつぶす処理を行う。これにより、図７（ｃ）に示すように、道路の内側が全て塗りつぶされた状態になる。尚、重なりを意識した白領域の塗りつぶし工程とは、塗りつぶし対象の図７（ａ）に示す黒画素により分離されている白領域と、図７（ｂ）に示す黒画素が一部でも重なる白領域を全て塗りつぶす工程に相当する。
【００２２】
（細線化工程工程ＳＴ４）
細線化処理工程では、道路の内側が全て塗りつぶされた図８（ａ）に示す画像ついて、画像ラインの幅をその両側から均等に細くしていく手法を用いて細線化処理を行い、図８（ｂ）に示すように道路の中心線だけのベクトルデータを作成する。
【００２３】
（形状補整工程ＳＴ５）
形状補整処理工程では、上記細線化工程工程ＳＴ４において作成された道路中心線のベクトルデータについて以下に示す道路の特徴を考慮して形状補整処理を行いデータの整形を行う。
１）道路のベクトルを構成する線分は、大きく角度を変更することは稀であり、その傾向は、道路の接続部分に近いほど強い。
２）リンク（道路の接続部分であるノードとノードを結ぶ線分）は直線で近似できる場合が多い。例えば、図８（ｂ）でノード１とノード２の間を結ぶリンク１−２は、ノード１−２間に複数の短い図形ｓを有するが、これらの図形ｓは除去する。
３）リンク同士は直角に接続する場合が多い。
【００２４】
以上の処理工程の結果として、最終的に図８（ｃ）のようなベクトルの道路ネットワークデータを作成することができる。
【００２５】
尚、上記の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム或いはプログラムを記憶した記録媒体も本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、カーナビゲーション装置などに用いられる道路に関する図形データの作成に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態による道路ネットワーク自動生成システムの概略構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態による道路ネットワーク自動生成処理の流れを示すフローチャート図である。
【図３】デジタル地図データのレイヤ構造の例を示す図である。
【図４】ベクトル画像変換により生成される画像メモリの一構成例を示す図である。
【図５】道路外側処理工程の画像メモリ処理の流れに沿った結果を示す図である。
【図６】交差点処理工程の画像メモリ処理の流れに沿った結果を示す図である。
【図７】中埋め処理工程の画像メモリ処理の流れに沿った結果を示す図である。
【図８】細線化・形状補整処理工程の画像メモリ処理の流れに沿った結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…中央処理装置、２…キーボード装置、３…ディスプレイ装置、４…デジタル地図データファイル、５…道路データ抽出処理部、６…ベクトル画像変換処理部、７…道路中埋め処理部、８…細線化処理部、９…形状補整処理部。
【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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