(57)【要約】【課題】走行した道路の勾配などの道路構造幾何情報を低コストで簡便に取得し、道路画像処理に用いる高精度な座標変換テーブルを生成することが困難であった。【解決手段】本発明の道路構造測定方法は、車両の世界座標系位置を取得し、道路を走行する車両の画像を撮像し、撮像された画像から前記車両の画像座標系位置を取得し、車両が実際に走行した走行距離を取得し、車両の画像座標系位置及び世界座標系位置と道路形状を表す道路構造幾何モデルとに基づき車両が走行した走行距離を計算し、車両が実際に走行した走行距離と、計算された走行距離のずれに基づいて道路構造幾何モデルのパラメータを推定することにより、道路構造特徴を計側する。【選択図】  図１
2012007922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の世界座標系位置を取得し、
道路を走行する車両の画像を撮像し、
撮像された画像から前記車両の画像座標系位置を取得し、
前記車両が実際に走行した走行距離を取得し、
前記車両の画像座標系位置及び世界座標系位置と前記道路形状を表す道路構造幾何モデルとに基づき前記車両が走行した走行距離を計算し、
前記車両が実際に走行した走行距離と、計算された走行距離のずれに基づいて道路構造幾何モデルのパラメータを推定することにより、道路構造特徴を計側する
ことを特徴とする道路構造測定方法。
【請求項２】
前記車両の世界座標系位置は、前記車両に搭載したＧＰＳを用いて取得することを特徴とする請求項１に記載の道路構造測定方法。
【請求項３】
前記車両が実際に走行した走行距離は、前記車両のタイヤの回転数を用いて計側することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の道路構造測定方法。
【請求項４】
前記車両の世界座標系での位置の取得タイミングと前記カメラでの画像取得タイミングを無線で同期されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の道路構造測定方法。
【請求項５】
指定したパラメータを用いて該車両の世界座標系での位置の車両の高さ位置情報を補正し、
画像座標系と世界座標系の変換テーブルを生成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の道路構造測定方法。
【請求項６】
道路を走行する車両を撮像するカメラと、
前記カメラによって撮像された画像から前記車両の画像座標系位置を取得する画像座標系位置取得部と、
前記車両の世界座標系位置を取得する世界座標系位置取得部と、
前記車両が実際に走行した走行距離を取得する走行距離取得部と、
前記走行距離取得部から取得した前記車両の走行距離と、前記車両の画像座標系位置及び世界座標系位置と道路形状を表す道路構造幾何モデルとに基づき計算された前記車両の走行距離とのずれに基づいて前記道路構造幾何モデルのパラメータを推定する道路構造幾何モデル推定部と、
を有する道路面測定装置。
【請求項７】
前記道路構造幾何モデルは、円柱の接平面を表現するパラメータを有することを特徴とする請求項６に記載の道路面測定装置。
【請求項８】
前記道路構造幾何モデルは、円筒面で近似するパラメータを有することを特徴とする請求項６に記載の道路面測定装置。
【請求項９】
前記道路構造幾何モデル推定部は、前記車両の画像座標系位置を世界座標系位置に変換する変換テーブルを生成する変換テーブル生成部を有することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の道路面測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は道路構造測定方法に関し、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の自車両の位置を測定できる機器を搭載した車両を走行させて得られる車両の位置を用いて、走行した道路の勾配などの幾何構造情報を取得することを可能とする道路構造測定方法および道路面測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車開発のキーワードとして、「安全・安心」がある。日本社会の高齢化に伴い、ドライバーの高齢者人口が今後増大していくのは避けられないが、判断力・注意力・体力の衰えた高齢者ドライバーに対して安全で安心できる運転をサポートすることは、自動車業界にとって強く望まれていることである。
【０００３】
自動車にとっての安全・安心とは、交通事故の発生を回避するか、発生した場合にその損害を最小限に食い止めることと考えることができる。自動車の高性能化や道路交通法の改正等により、交通事故死者数は平成９年の９，６４０人から平成２０年の５，１５５人と着実に減少を続けているものの負傷者数はほぼ横ばいであり、自動車の安全性に関してはさらなる向上が求められている。
【０００４】
自動車と人・モノとの衝突を回避するために必要な自動車周辺状況認識技術として、例えばミリ波レーダーを用いた前方車両衝突回避システムや遠赤外線画像をカーナビゲーション画面に表示することによる夜間道路画像明瞭化システム、前方カメラを用いて白線を認識することによる車線逸脱警報システムなどが実用化されている。これらは１台の車両で処理が完結する技術であるが、より高度な状況認識を実現するアプローチとして車車連携技術、路車連携技術がある。
【０００５】
車車連携では、道路上を走行する各車両が互いに無線通信を行い、自車両の周辺状況を他車両に対して提供することで、自車両のみでは把握が困難な周辺状況の取得が可能となる。車車連携が実現することにより、例えば死角から他車両が飛び出してくることによる出会い頭の衝突事故の回避が期待される。
【０００６】
路車連携では、道路脇に設置したセンサを用いて個々の車両の走行状態をモニタリングし、これらの走行情報を各車両に配信する。路車連携が実現することにより、例えば渋滞末尾の検出と通知が可能となる。また路車連携で用いるセンサの一つとしてカメラを用いることがあるが、カメラで取得した道路画像から個々の車両を検出しその走行経路を追跡することで、交差点内での右折車と直進車の衝突防止警告システムの構築も可能となる。このような路車連携の枠組みを用いたサービスでは、路側のセンサとしてカメラを用いた場合には、画像上で検出した車両の位置を実世界上の座標に変換する必要がある。
【０００７】
以下ではこの実世界上の物体を記述する座標系を世界座標系と表記し、画像上での物体の位置を記述する座標系を画像座標系と表記する。例えば、前述の直進車と右折車の衝突防止警告システムの場合、画像上で検出した車両の速度を算出することにより、交差点内での衝突の確率を計算することが出来る。画像上で検出した車両速度の算出するためには、画像上での車両位置を世界座標に変換することで、実世界における車両の速度が算出することできる。
【０００８】
従って、画像座標系と世界座標系の変換テーブルの精度が、衝突確率の計算精度に重大な影響を及ぼす。
【０００９】
画像座標と世界座標を対応付ける方法として、例えば、透視投影のピンホールカメラモデルに基づいて対応づける技術が、非特許文献１に記載されている。非特許文献１では、図７（ａ）に示したようなカメラ画像上のN個の画像座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、・・・、（ｘｉ，ｙｉ）、・・・、（ｘＮ，ｙＮ）に対して、それぞれに対応した世界座標が図７（ｂ）のように（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、・・・、（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）、・・・、（ＸＮ，ＹＮ，ＺＮ）として与えられた場合、カメラ画像上の全ての画像座標に対して、対応する世界座標を算出することが出来る。
【００１０】
このような画像座標と世界座標の対応付けは、車両の外部にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を取り付けたＧＰＳシステム搭載車両を利用することにより、自動化が可能と考えられる。その一例を図８に示す。図８に示すように、ＬＥＤが一定周期で発光する事象を、時刻１、２、・・・、Ｔにおいてカメラで観測し、画像上での車両の位置を同定し易くした上で、ＬＥＤの発光と同期を取る。同じ時刻１、２、・・・、ＴにＧＰＳシステムから出力される位置を記録することで、画像座標と世界座標の対応付けを行う。そのため、例えば２値化等の単純な画像処理により観測対象（ＬＥＤの発光）となる事象の画像座標系での位置が、容易に算出することが出来る。さらに、「ＬＥＤの発光」という１つの事象を画像座標系と世界座標系の両座標系を「同時」に観測することで、座標変換テーブル作成の省力化を図ることができる。
【００１１】
一方、世界座標系での位置を取得する際に用いるＧＰＳでは、例えば車両が走行する道路が図９のように勾配を持っている斜面の場合には、ＧＰＳに出力された位置データに大きな誤差が生じる。これは、ＧＰＳシステムで測量に用いている衛星は、地表をほぼ真上から観測しているため、地表面に沿った位置に関しては高精度の測量が可能であるが、高さ方向においては視覚差に誤差が生じる。そのため、勾配を持っている斜面の場合には、測定精度が大幅に低下する問題があった。
【００１２】
このような問題を解決するため、現実の道路が持つ勾配を１種類とし、仮想的に設定した平坦道路面との幾何的な関係から、カメラと車両との距離を算出する方法が提案されており、その一例が特許文献１に記載されている。
【００１３】
特許文献１に記載された位置計測方法では、直線平坦路モデル画像を形成して実走行路の撮影画像に対応させ、実走行路画像の道路幅に等しい直線平坦路モデル画像の位置を検出する。この方法により、道路勾配がある走行路においても対象物までの距離を高精度で計側することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平９−４８２９９号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】R．ツァイ著「アン・エフィシエント・アンド・アキュレート・カメラ・キャリブレーション・テクニック・フォア・3D・マシン・ビジョン」プロシーディングス・オフ・アイイーイーイー・カンファレンス・オン・コンピュータ・ビジョン・アンド・パターン・レコグニション、１９８６年、ｐ．３６４−３７４（Ｒｏｇｅｒ  Ｙ．  Ｔｓａｉ、“Ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｎｄ  Ａｃｃｕｒａｔｅ  Ｃａｍｅｒａ  Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ３Ｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｖｉｓｉｏｎ”、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＥＥＥ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ、Ｍｉａｍｉ  Ｂｅａｃｈ、ＦＬ、１９８６、ｐａｇｅｓ  ３６４−３７４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述した特許文献１に記載された位置計測方法では、カメラ画像内に斜度の異なる道路面が存在する、例えば平坦な道路と上り坂との境界が映っている場合には、車両とカメラ間の距離を求めるには、大きな誤差が生じる。これは、図１０のように斜面１に対する勾配が推定でき、その構造を近似平面１で記述できたとしても、道路が２種類以上の勾配を持つ斜面で構成されている場合には、斜面１以外で近似平面からの誤差が大きくなるためである。
【００１７】
従って、斜面の近似平面を設定する際には、道路を構成する斜面の数だけの勾配情報が必要となる。この情報を得るため理想的な方法は、３角測量等の測量機器を用いた方法である。しかし、新規建設道路ならそれも可能であるが、使用中の道路で行う場合には交通規制をかけた上で実行する必要がある等の、法的制約がある上に、作業コストも大きくなる。
【００１８】
その上、図１１（ａ）に示すように、画像の水平線と斜度を持つ道路面が並行な場合は計算することが可能であるが、図１１（ｂ）に示すような、画像の水平線と道路面が捩れの関係にある斜面に対しては、計算することができないという問題があった。
【００１９】
本発明の目的は、上述した課題である、走行した道路の勾配などの道路構造幾何情報を低コストで簡便に取得し、道路画像処理に用いる高精度な座標変換テーブルを生成することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の道路構造測定方法は、車両の世界座標系位置を取得し、道路を走行する車両の画像を撮像し、撮像された画像から前記車両の画像座標系位置を取得し、車両が実際に走行した走行距離を取得し、車両の画像座標系位置及び世界座標系位置と道路形状を表す道路構造幾何モデルとに基づき車両が走行した走行距離を計算し、車両が実際に走行した走行距離と、計算された走行距離のずれに基づいて道路構造幾何モデルのパラメータを推定することにより、道路構造特徴を計側する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、走行した道路の勾配などの道路構造幾何情報を低コストで簡便に取得し、道路画像処理に用いる高精度な座標変換テーブルを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】円柱の接平面による斜面形状の表現を説明する図である。
【図３】接平面パラメータを説明する図である。
【図４】世界座標系におけるカメラと車両との位置関係を表した図である。
【図５】道路面を円柱表面で表現するモデルを説明する図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】画像座標系と世界座標系の対応を示す図である。
【図８】画像上での車両位置とＧＰＳデータとの対応を示す図である。
【図９】傾斜角の異なる２つの斜面を、１つの斜面で近似した場合に生じる誤差を示す図である。
【図１０】接平面モデルによる車両移動距離と、実際に計測される車両移動距離との関係を説明する図である。
【図１１】画像の水平線と道路面の斜度の関係を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
［第一の実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態に係る道路情報測定装置の座標変換テーブル作成の構成を示す図である。本発明の変換テーブル作成は、道路構造幾何モデル初期化部１と、世界座標系位置取得部２と、画像座標系位置取得部３と、走行距離取得部４と、道路構造幾何モデルパラメータ推定部５と、座標変換テーブル生成部６から構成される。
【００２５】
道路構造幾何モデル初期化部１では、道路構造の幾何的な形状を表現する幾何モデルのパラメータを初期化する。
【００２６】
本実施形態よる道路情報測定装置の座標変換テーブル作成について具体的に説明する。道路構造幾何モデル初期化部１では、道路構造を表現する幾何モデルのパラメータを初期化する。以下では、道路を構成する斜面を円柱の接平面で表現するモデル（以下、円柱接平面モデルという）を用いて、幾何モデルパラメータについて説明する。円柱接平面モデルは、道路が図２のような二つの斜面１および斜面２で構成される場合、各々の斜面はその交線に沿って想定した円柱の接平面１および接平面２として表現される。図２のような座標系Wにおいて、勾配の異なる２つの斜面１と斜面２の交線に平行な中心軸Ｌを持つ円柱Ｃを想定する。中心軸Ｌ上の一点を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、中心軸に平行な単位ベクトルを
2012007922.tif 000003
【００２７】
とすると、中心軸Ｌは
2012007922.tif 000004
と表現する事が出来る。また図２のように円柱Ｃの断面Ｃ´を考えた場合、その中心は図２中の角αの二等分線上にあるので、円柱Ｃの半径は１と設定することが出来る。
【００２８】
次に、図３のように円柱の中心軸ベクトルが
2012007922.tif 000005
【００２９】
で表されるような座標系Ｗ´を考える。断面Ｃ´の中心から接平面１と２に下ろした垂線の足をそれぞれ点Ｐ´１、P´２とすると、これらの２点の座標は（ｃｏｓθ１，０，ｓｉｎθ１）、（ｃｏｓθ2，０，ｓｉｎθ2）となる。このとき、接平面１、２の法線ベクトルである
2012007922.tif 000006
は、それぞれ（ｃｏｓθ１，０，ｓｉｎθ１）、（ｃｏｓθ2，０，ｓｉｎθ2）となる。従って、座標系Ｗ´における接平面１、２の方程式は、
接平面１：ｃｏｓθ１（ｘ−ｃｏｓθ１）＋ｓｉｎθ１（ｚ−ｓｉｎθ１）＝０        式２
接平面２：ｃｏｓθ２（ｘ−ｃｏｓθ２）＋ｓｉｎθ２（ｚ−ｓｉｎθ２）＝０        式３
となる。
【００３０】
座標系Ｗをｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の周りに順にそれぞれφｘ、φｙ、φｚ回転し、原点を
2012007922.tif 000007
だけ移動することで座標系W´になるとする。この時、回転行列
2012007922.tif 000008
式７
を用いて座標系Ｗ´における円柱中心軸の方向ベクトル
2012007922.tif 000009
【００３１】
を座標系Ｗで表現すると、
2012007922.tif 000010
となる。
【００３２】
また、式８で表わされるベクトル
2012007922.tif 000011
【００３３】
が、円柱の中心軸を３次元空間上の直線であらわした場合の式１における方向余弦は、
2012007922.tif 000012
【００３４】
となる。また図３の接平面１、２の法線ベクトル
2012007922.tif 000013
を座標系Ｗで表現すると、式５〜式７の回転行列を用いる場合、
2012007922.tif 000014
となる。
【００３５】
同様に図３の点P´１、P´２を座標系Ｗで表わすと、
Ｐ１´：
2012007922.tif 000015
Ｐ２´：
2012007922.tif 000016
となる。したがって、接平面１は式９の法線ベクトルを持ち、式１１の点Ｐ１を通る平面であるので、座標系Ｗでの方程式は
2012007922.tif 000017
となる。接平面２の場合は、
2012007922.tif 000018
となる。
【００３６】
式９、式１３よりパラメータΩ１＝｛φｘ、φｙ、φｚ、Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０、θ１}が接平面１となる。式１０、式１４よりパラメータΩ２={φｘ、φｙ、φｚ、Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０、θ2}が接平面２の幾何モデルパラメータとなる。道路構造幾何モデル初期化部１ではこれらのパラメータの初期値を適切な値に設定する。例えば、水準器から得られる道路傾斜角度や、目視で推測される道路傾斜角度の変化位置の概略値から設定する。
【００３７】
世界座標系位置取得部２では、道路構造測定車両が走行する道路上の位置を一定の時間周期でＧＰＳを用いて取得する。位置１、２、・・・、ｉ、・・・、ＮでのＧＰＳの出力を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１)、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２)、・・・、（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ)、・・・、（ＸＮ，ＹＮ，ＺＮ)として保存する。なお以下では、位置ｉが斜面１に属する場合にはｉ∈Ｐ１と表記することとする。
【００３８】
画像座標系位置取得部３では、図９に示したような道路脇に設置されたカメラを用いて道路構造測定車両の画像座標系での位置を算出する。その際には、図８を用いて説明した手法を用いて、世界座標系位置取得部２で得られるＧＰＳの出力（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１)、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２)、・・・、（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ)、・・・、（ＸＮ，ＹＮ，ＺＮ)と同期が取れた画像座標系での位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１)、（ｘ２，ｙ２，ｚ２)、・・・、（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ)、・・・、（ｘＮ，ｙＮ，ｚＮ)が保存されるようにする。
【００３９】
走行距離取得部４では、連続したＧＰＳの出力に対応した２つの位置の間を実際に走行した距離がタイヤの回転数等に基づいて計測され、隣接した２つの位置ｉと位置ｊの間の走行距離がＬ（ｉ，ｊ）として保存される。道路構造幾何モデルパラメータ推定部５の動作を以下で説明する。図５に示した斜面１上の位置ｉ、ｊ（ｉ，ｊ∈Ｐ１）における車両位置に関するＧＰＳの出力を、それぞれ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ)、（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ)とすると、式１３で示した平面の方程式を用いることで、
2012007922.tif 000019
のように、精度の低い高さ方向のＧＰＳデータＺ座標に代わる値を算出することが出来る。従って、接平面１の式１３から計算される車両移動距離
2012007922.tif 000020
【００４０】
は、式１５、式１６を用いて、
2012007922.tif 000021
のように得られる。接平面１のパラメータΩ１が真値であれば、
2012007922.tif 000022
【００４１】
となる。ゆえに、
2012007922.tif 000023
で損失関数
2012007922.tif 000024
【００４２】
を定義し、最小二乗法により、
2012007922.tif 000025
から、接平面１のパラメータΩ１と接平面２のパラメータΩ２のパラメータを推定する。ゆえに、道路構造測定車両の車両位置ＧＰＳデータと走行距離データのみで、接平面のパラメータすなわち道路構造幾何モデルパラメータを取得することが可能となる。この最小二乗法に基づく道路構造幾何モデルパラメータは、逐次更新法で解くことが出来る。すなわち、ｔ回目の推定で得られた接平面ｋ（＝１もしくは２）のパラメータの値を
2012007922.tif 000026
【００４３】
とした時、
2012007922.tif 000027
の更新式にしたがって、ｔ＋１回目の推定値
2012007922.tif 000028
【００４４】
を算出する。ここで式２０のρは相関係数であり、最小2乗法におけるパラメータ探索の「精密さ」を決めるパラメータである。この値が大きい場合は粗く、小さい場合は細かく探索することができる。
【００４５】
道路構造幾何モデルパラメータ推定部５では式１８で定義される損失関数の値を、式２０で与えられた更新式にしたがって道路構造幾何モデルパラメータを更新することで最小化することにより、最適な道路構造幾何モデルパラメータの値を推定する。
【００４６】
座標変換テーブル生成部６では、画像座標系位置取得部３で得られたＧＰＳの出力と同期の取れた画像座標系における位置と、道路構造幾何モデルパラメータ推定部５で得られた道路構造幾何モデルパラメータを用いて計算される高さ方向が高精度化された世界座標系における位置を用いて、座標変換テーブルが生成される。例えば、非特許文献１に記載のカメラモデルを用いて座標変換テーブルを生成することができる。
【００４７】
次に道路面が平面でなく、図５に示したように円柱の表面で近似できる場合の幾何モデルパラメータについて説明する。座標系Ｗにおける座標系Ｗ´の原点の位置を式４とし、座標系ＷのＹ軸を式５〜式７で表される回転行列を順次施すことにより、座標系Ｗ´のＹ軸（すなわち円筒座標の中心軸）が得られるものとする。このとき、座標系Ｗにおける位置ｉの座標値であるＧＰＳの出力（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ)は、座標系Ｗ´において
2012007922.tif 000029
と表現できる。ここで
2012007922.tif 000030
とおく。座標系Ｗ´において円筒の直径をｒとすると
2012007922.tif 000031
が成り立つので、Ａ１＝Ｒ１１Ｘｉ＋Ｒ１２Ｙｉ＋Ｘ０、Ａ３＝Ｒ３１Ｘｉ＋Ｒ３２Ｙｉ＋Ｘ０とすると、式２１、式２２より、
2012007922.tif 000032
のように、Ｚｉの2次方程式で表すことができる。従って、
2012007922.tif 000033
【００４８】
2012007922.tif 000034
【００４９】
式２５
となり、
2012007922.tif 000035
で定義される損失関数に対して、
2012007922.tif 000036
となるように最小２乗法に基づいてパラメータΩの最適値を推定する。
【００５０】
本発明の第一の実施の形態において、注目する道路構造が傾斜の異なる３個以上の斜面で構成される場合には、隣接した２個の斜面の組に対して道路構造幾何モデルパラメータを推定することにより、注目道路構造全体の幾何モデルパラメータを用いてもよい。
【００５１】
本発明の第一の実施の形態における画像座標系位置取得部３は、世界座標系における座標系との同期を取る手段は、道路構造測定車両とカメラ間で通信を行なうことによって実現してもよい。
【００５２】
また、本発明の第一の実施の形態における座標変換テーブル生成部６は、全画素数より少ない画像座標系の座標と、それに対応した世界座標系での座標を用いて座標変換テーブルを生成する方法であれば、非特許文献１以外の方法を用いてもよい。
【００５３】
次に第一の実施の形態の全体の動作について図６を用いて詳細に説明する。図６は、本発明の第一の実施の形態の動作を示すフローチャートである。図６のステップＡ１が、図１における道路構造幾何モデル初期化部１、ステップＡ２が世界座標系位置取得部２、ステップＡ３が画像座標系位置取得部３、ステップＡ４が走行距離取得部４、ステップＡ５〜Ａ１０が道路構造幾何モデルパラメータ推定部５、ステップＡ１１が座標変換テーブル生成部６のそれぞれの動作を表している。
【００５４】
ステップＡ１では注目する道路構造を構成する斜度の異なる隣接した斜面１、２に対して、式１３、式１４で示した幾何モデルパラメータΩ１、Ω２が適切な値に初期化される。ステップＡ２では斜面１と斜面２を走行する道路構造測定車両に搭載されたＧＰＳを用いて、Ｎ個の世界座標系における位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１)、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２)、・・・、（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ)、・・・、（ＸＮ，ＹＮ，ＺＮ)が取得される。ステップＡ３では世界座標系におけるN個の位置に対応した画像座標系での位置が、道路脇に設置したカメラ画像から算出され、（ｘ１，ｙ１，ｚ１)、（ｘ２，ｙ２，ｚ２)、・・・、（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ)、・・・、（ｘＮ，ｙＮ，ｚＮ)として保存される。
【００５５】
ステップＡ４では、道路構造測定車両のタイヤの回転数等を用いて、隣接した２つの位置ｉと位置ｊの間の走行距離がＬ（ｉ，ｊ）として保存される。
【００５６】
ステップＡ５では、Ｎ個の位置の各々を、属する斜面１または斜面２に分類する。分類する方法として、例えば、水準器から得られる道路傾斜角度や、目視で推測される道路傾斜角度の変化位置といった概略値のより斜面１と斜面２の概略の境界線で区別する。境界付近の観測位置については、割り当てる斜面を変えた組み合わせを作り、損失関数が最小となる割り当てを持って真の所属斜面とする方法が挙げられる。
【００５７】
ステップＡ６では逐次更新法の更新回数を表すカウンタが１に初期化される。ステップＡ７では、世界座標系およびそれに対応した画像座標系における道路構造測定車両の位置と、幾何モデルパラメータΩ１、Ω２を用いて、式１８の損失関数Ｇの値が算出される。
【００５８】
ステップＡ８では、ステップＡ７で得られた損失関数Ｇの値が予め設定された閾値Ｔｈｒｅよりも小さい場合にはステップＡ１０に処理を移し、大きい場合にはステップＡ９に処理を移す。ここで、閾値Ｔｈｒｅは、実験的に決定した値を用いる。例えば、道路構造が既知なサンプルデータについて本手法を適用し、想定するサービスに基づいて許容される誤差内に道路構造パラメータ推定値が収まるような損失関数の上限値を求めておき、この値を閾値Ｔｈｒｅに設定する。
【００５９】
ステップＡ９では式２０の更新式にしたがって、幾何モデルパラメータΩ１、Ω２の値を更新する。ステップＡ１０では、最終的に得られた幾何モデルパラメータΩ１、Ω２の値と式１３、式１４を用いて、Ｎ個の世界座標系における位置のＺ座標値を再計算する。ステップＡ１１では、ステップＡ１０で再計算されたＮ個の世界座標系における位置とそれらに対応する画像座標系の値を用いて、座標変換テーブルが生成される。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記記載に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、低コストで道路構造の計測が可能となる。また道路脇においたカメラ画像を用いた交通監視で必要な画像座標系と世界座標系の変換テーブルも、低コストで生成が可能になる。
【符号の説明】
【００６２】
１  道路構造幾何モデル初期化部
２  世界座標系位置取得部
３  画像座標系位置取得部
４  走行距離取得部
５  道路構造幾何モデルパラメータ推定部
６  座標変換テーブル生成部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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