JP2021071515A - 地図生成装置、地図生成方法及び地図生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】区画線が車道中央線かどうかを適切に判定可能にする。【解決手段】地図生成装置１０では、区画線特定部２４は、ＭＭＳ（モービルマッピングシステム）といった計測装置によって得られた道路の計測情報から、道路の区画線を特定する。停止線特定部２５は、計測情報から道路の停止線を特定する。中央線特定部２６は、区画線特定部２４によって特定された区画線のうち、停止線特定部２５によって特定された停止線の基準方向側に近い区画線を車道中央線として特定する。【選択図】図１

Description

この発明は、計測情報から地図情報を生成する際に、車道中央線を特定する技術に関する。

近年、自動走行車の開発が進められている。自動走行を実現するには、自動走行車に取り付けられるカメラ及びレーザレーダといった様々なセンサに加え、高精度な地図情報が必要とされる。この高精度な地図情報の生成方法として、ＭＭＳ（モービルマッピングシステム）と呼ばれる計測車両を走行させることにより、道路面及び道路脇の設備等の３次元点群情報を取得し、３次元点群情報に基づき地図情報を生成する方法が考えられている（特許文献１参照）。

ＭＭＳによって取得される情報は、３次元位置情報を保持した点群情報であり、地図情報ではない。そのため、点群情報から地図情報を生成する図化処理が必要になる。
広範囲の地図情報を人手作業によって生成する場合、処理すべき点群情報が膨大となるため、作業コストが膨大になる。特に、道路に沿って常に存在する地物であり、自動走行の実現に必要とされる地図情報である区画線の情報を作成する作業コストが問題になる。区画線の情報としては、どこに線が引かれているかという位置情報だけでなく、対向車線とを分けるための車道中央線かどうかといった属性情報も必要となる。車道中央線は、センターライン及び上下分割線等とも呼ばれる。なお、属性情報としては、車道中央線かどうかといった線種に関する情報だけでなく、線色と、線幅と、実線か破線かの区別といった情報も含まれる。

車道中央線を越えて道路情報を走行した場合、対向車と正面衝突してしまう可能性がある。そのため、自動運転を行うに当たっては車道中央線がどこかは重要な情報になる。

また、ＭＭＳのような計測車両によって取得された情報を用いて地図を生成する場合、対面通行の道路については上下の車線それぞれについて別々に計測走行して地図情報を生成することが多い。これは、対向車線の地図情報まで生成すると、距離及び遮蔽の影響から生成される地図情報の精度が悪くなる恐れがあるためである。
このとき、上り車線を計測して得られた計測情報から地図情報を生成する場合には、下り車線は地図情報の生成対象外になる。しかし、車道中央線を判別できないと、どこからが生成対象外であるかを判別できなくなる。そのため、地図生成作業の効率の面からも車道中央線がどこかは重要な情報になる。

特開２０１０−１９１０６６号公報

従来は、区画線が車道中央線かどうかを判定する有効な方法がなかった。
この発明は、区画線が車道中央線かどうかを適切に判定可能にすることを目的とする。

この発明に係る地図生成装置は、
計測装置によって得られた道路の計測情報から、前記道路の区画線を特定する区画線特定部と、
前記計測情報から前記道路の停止線を特定する停止線特定部と、
前記区画線特定部によって特定された前記区画線から、前記停止線特定部によって特定された前記停止線に基づいて車道中央線を特定する中央線特定部とを備える。

この発明では、停止線に基づき車道中央線を特定する。これにより、区画線が車道中央線かどうかを適切に判定可能になる。その結果、地図生成に要する作業コストを低減することが可能になる。

実施の形態１に係る地図生成装置１０の構成図。 実施の形態１に係る地図生成装置１０の全体的な動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係る地図生成処理において車道中央線を特定する処理のフローチャート。 実施の形態１に係る走行軌跡と交差する停止線を特定する処理の説明図。 実施の形態１に係る停止線から車道中央線を特定する処理の説明図。 変形例３に係る地図生成装置１０の構成図。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、実施の形態１に係る地図生成装置１０の構成を説明する。
地図生成装置１０は、コンピュータである。
地図生成装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、ストレージ１３と、通信インタフェース１４とのハードウェアを備える。プロセッサ１１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

プロセッサ１１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

メモリ１２は、情報を一時的に記憶する記憶装置である。メモリ１２は、具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。

ストレージ１３は、情報を保管する記憶装置である。ストレージ１３は、具体例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。また、ストレージ１３は、ＳＤ（登録商標，Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＣＦ（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ，登録商標）、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）といった可搬記録媒体であってもよい。

通信インタフェース１４は、外部の装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース１４は、具体例としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標，Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のポートである。
地図生成装置１０は、通信インタフェース１４を介して、入力装置３１と表示装置３２と読取装置３３といった装置と接続されている。入力装置３１は、情報を入力する装置であり、具体例としてはキーボード、マウスである。表示装置３２は、情報を表示する装置であり、具体例としてはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。読取装置３３は、記憶媒体から情報を読み取る装置であり、具体例としてはＤＶＤドライブである。また、地図生成装置１０は、通信インタフェース１４を介して、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）といった伝送路に接続されてもよい。

地図生成装置１０は、機能構成要素として、計測情報取得部２１と、地図生成部２２と、地図送信部２３とを備える。地図生成部２２は、機能構成要素として、区画線特定部２４と、停止線特定部２５と、中央線特定部２６とを備える。地図生成装置１０の各機能構成要素の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ１３には、地図生成装置１０の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが格納されている。このプログラムは、プロセッサ１１によりメモリ１２に読み込まれ、プロセッサ１１によって実行される。これにより、地図生成装置１０の各機能構成要素の機能が実現される。

図１では、プロセッサ１１は、１つだけ示されていた。しかし、プロセッサ１１は、複数であってもよく、複数のプロセッサ１１が、各機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図２から図５を参照して、実施の形態１に係る地図生成装置１０の動作を説明する。
実施の形態１に係る地図生成装置１０の動作手順は、実施の形態１に係る地図生成方法に相当する。また、実施の形態１に係る地図生成装置１０の動作を実現するプログラムは、実施の形態１に係る地図生成プログラムに相当する。

図２を参照して、実施の形態１に係る地図生成装置１０の全体的な動作を説明する。
（ステップＳ１：計測情報取得処理）
計測情報取得部２１は、計測装置によって得られた道路の計測情報を取得する。
具体例としては、計測情報取得部２１は、伝送路を経由して計測装置から計測情報を取得する。あるいは、計測情報取得部２１は、ＤＶＤといった記憶媒体に記憶された計測情報を読取装置３３により読み込むことにより、計測情報を取得してもよい。
実施の形態１では、計測装置は、レーザレーダといったセンサが搭載された計測車両である。また、実施の形態１では、計測情報は、道路面及び道路脇の設備等の緯度と経度と高さとを示す３次元位置情報を有する点群情報である。

（ステップＳ２：地図生成処理）
地図生成部２２は、ステップＳ１で取得された計測情報から地図情報を生成する。
具体的には、地図生成部２２は、計測情報である点群情報から、道路の区画線と、道路の路肩縁といった地物を構成する構成点を特定する。点群情報の各点は３次元位置情報を有するため、地物を構成する構成点が特定されると地物の３次元位置が特定される。そして、地図生成部２２は、各地物について、その地物を構成する構成点の道路上の位置及び大きさ等から、その地物の属性情報を特定する。これにより、地図生成部２２は、各地物の位置及び属性情報を示す地図情報を生成する。
この際、地図生成部２２は、通信インタフェース１４を介して入力装置３１から操作を受け付け、地図情報を編集してもよい。つまり、地図生成部２２は、人手による編集操作に基づき地図情報を編集してもよい。

（ステップＳ３：地図送信処理）
地図送信部２３は、ステップＳ２で生成された地図情報を、通信インタフェース１４を介して表示装置３２に送信して表示させる。地図送信部２３は、表示装置３２に限らず、利用者の端末といった他の装置に地図情報を送信してもよい。

図３を参照して、実施の形態１に係る地図生成処理において車道中央線を特定する処理を説明する。
（ステップＳ２１：区画線特定処理）
区画線特定部２４は、ステップＳ１で取得された計測情報である点群情報の各点の反射強度の分布情報から区画線を構成する構成点である点列を特定する。ここでは、区画線特定部２４は、区画線として、車道中央線と、車線境界線と、車道外側線とを特定する。なお、区画線特定部２４は、導流帯といった他の区画線も特定してもよい。
具体的には、区画線特定部２４は、点群情報を、計測車両の進行方向に対して垂直な板状の複数の断面領域毎に分割する。区画線特定部２４は、周囲に比べて反射強度が一定値以上高くなる箇所の重心部分の点を、区画線を表す点として特定する。区画線特定部２４は、各断面領域から特定された区画線を表す点をクラスタリングして、道路上に存在する１つ以上の区画線それぞれを構成する点列を特定する。クラスタリングとは、近傍に存在する構成点をグループ化することである。これにより、区画線特定部２４は、道路上に存在する１つ以上の区画線それぞれについての３次元位置を特定する。

（ステップＳ２２：停止線特定処理）
停止線特定部２５は、ステップＳ１で取得された計測情報である点群情報の各点の反射強度の分布情報から停止線を構成する構成点を特定する。
具体的には、停止線特定部２５は、点群情報に含まれる点からステップＳ２１で特定された区画線付近の点を除外し、残りの点から反射強度が閾値よりも高い点を抽出する。停止線特定部２５は、抽出された点をクラスタリングする。停止線特定部２５は、クラスタリングされた点の集まりであるクラスタを包含する矩形を計算する。停止線特定部２５は、計算された矩形のサイズが停止線の条件を満たす場合に、矩形を停止線と判定し、クラスタを構成する点の位置から矩形の四隅の位置を特定する。
停止線特定部２５は、反射強度の閾値として、事前に設定された値を用いてもよいし、各点の反射強度の分布状況に応じた値を用いてもよい。また、停止線特定部２５は、反射強度が閾値よりも高い点を抽出するのではなく、周囲に比べて反射強度が一定値以上高くなる点を抽出してもよい。

（ステップＳ２３：中央線特定処理）
中央線特定部２６は、ステップＳ２１で特定された区画線から、ステップＳ２２で特定された停止線に基づいて車道中央線を特定する。
具体的には、図４に示すように、中央線特定部２６は、ステップＳ２２で特定された停止線のうち、計測装置である計測車両の走行軌跡と交差する停止線を特定する。これにより、中央線特定部２６は、対面通行の場合に、地図情報の生成対象の車線における停止線を特定する。図４では、停止線４１Ａ〜停止線４１Ｃのうち、停止線４１Ａ及び停止線４１Ｂが走行軌跡と交差する停止線として特定される。
図５に示すように、中央線特定部２６は、走行軌跡と交差する停止線を示す矩形のうち、基準方向側における計測車両の走行方向の手前側の点を基準点４２として特定する。そして、中央線特定部２６は、基準点４２に最も近い区画線を車道中央線４３として特定する。
ここで、基準方向は、左側通行の場合には右であり、右側通行の場合には左である。つまり、左側通行の場合には、中央線特定部２６は、走行軌跡と交差する停止線を示す矩形のうち、右側手前の角の点を基準点として特定し、基準点４２に最も近い区画線を車道中央線４３として特定する。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態１に係る地図生成装置１０は、停止線に基づき車道中央線を特定する。これにより、区画線が実線であるか破線であるかの判定と、中央分離帯の有無の判定といった判定処理を行うことなく、区画線が車道中央線かどうかを適切に判定可能になる。その結果、地図生成に要する作業コストを低減することが可能になる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
実施の形態１では、計測装置は、計測車両であるとした。しかし、計測装置は、計測車両に限らず、航空機又は衛星等に搭載された装置であってもよい。この場合には、計測車両の走行軌跡に代えて、計測対象の車線を走行する車両の走行軌跡を用いればよい。

＜変形例２＞
実施の形態１では、計測情報は、点群情報であるとした。しかし、計測情報は、撮影装置によって得られた道路の画像データであってもよい。
この場合には、区画線特定部２４は、画像データの輝度分布から区画線を特定すればよい。具体的には、区画線特定部２４は、道路の幅方向において画像データの輝度が一定値以上高くなる箇所の重心部分の点を、区画線を表す点として特定すればよい。そして、区画線特定部２４は、各断面領域から特定された区画線を表す点をクラスタリングして、道路上に存在する１つ以上の区画線それぞれを構成する点列を特定すればよい。
また、停止線特定部２５は、画像データの輝度分布から停止線を特定すればよい。具体的には、停止線特定部２５は、区画線付近の領域を除外し、残りの領域から輝度が閾値よりも高い領域を抽出すればよい。停止線特定部２５は、抽出された領域を包含する矩形を計算し、矩形のサイズが停止線の条件を満たす場合に、矩形を停止線と判定すればよい。

＜変形例３＞
実施の形態１では、各機能構成要素がソフトウェアで実現された。しかし、変形例３として、各機能構成要素はハードウェアで実現されてもよい。この変形例３について、実施の形態１と異なる点を説明する。

図６を参照して、変形例３に係る地図生成装置１０の構成を説明する。
各機能構成要素がハードウェアで実現される場合には、地図生成装置１０は、プロセッサ１１とメモリ１２とストレージ１３とに代えて、電子回路１５を備える。電子回路１５は、各機能構成要素と、メモリ１２と、ストレージ１３との機能とを実現する専用の回路である。

電子回路１５としては、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が想定される。
各機能構成要素を１つの電子回路１５で実現してもよいし、各機能構成要素を複数の電子回路１５に分散させて実現してもよい。

＜変形例４＞
変形例４として、一部の各機能構成要素がハードウェアで実現され、他の各機能構成要素がソフトウェアで実現されてもよい。

プロセッサ１１とメモリ１２とストレージ１３と電子回路１５とを処理回路という。つまり、各機能構成要素の機能は、処理回路により実現される。

以上、この発明の実施の形態及び変形例について説明した。これらの実施の形態及び変形例のうち、いくつかを組み合わせて実施してもよい。また、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施してもよい。なお、この発明は、以上の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０ 地図生成装置、１１ プロセッサ、１２ メモリ、１３ ストレージ、１４ 通信インタフェース、１５ 電子回路、２１ 計測情報取得部、２２ 地図生成部、２３ 地図送信部、２４ 区画線特定部、２５ 停止線特定部、２６ 中央線特定部、３１ 入力装置、３２ 表示装置、３３ 読取装置、４１ 停止線、４２ 基準点、４３ 車道中央線。

Claims (6)

1. 計測装置によって得られた道路の計測情報から、前記道路の区画線を特定する区画線特定部と、
   前記計測情報から前記道路の停止線を特定する停止線特定部と、
   前記区画線特定部によって特定された前記区画線から、前記停止線特定部によって特定された前記停止線に基づいて車道中央線を特定する中央線特定部と
   を備える地図生成装置。
2. 前記計測装置は、計測車両であり、
   前記計測情報は、前記車両が走行中に得られた情報であり、
   前記中央線特定部は、前記停止線特定部によって特定された前記停止線のうち前記計測車両の走行軌跡と交差する停止線の前記基準方向側に近い区画線を車道中央線として特定する
   請求項１に記載の地図生成装置。
3. 前記停止線特定部は、前記停止線を示す矩形を特定し、
   前記中央線特定部は、前記停止線を示す矩形のうち、前記基準方向側の点を基準点として特定し、前記基準点に最も近い区画線を車道中央線として特定する
   請求項１又は２に記載の地図生成装置。
4. 前記中央線特定部は、前記停止線の右側に最も近い区画線を車道中央線として特定する
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の地図生成装置。
5. 区画線特定部が、計測装置によって得られた道路の計測情報から、前記道路の区画線を特定し、
   停止線特定部が、前記計測情報から前記道路の停止線を特定し、
   中央線特定部が、特定された前記区画線のうち、特定された前記停止線の基準方向側に近い区画線を車道中央線として特定する地図生成方法。
6. 計測装置によって得られた道路の計測情報から、前記道路の区画線を特定する区画線特定処理と、
   前記計測情報から前記道路の停止線を特定する停止線特定処理と、
   前記区画線特定処理によって特定された前記区画線のうち、前記停止線特定処理によって特定された前記停止線の基準方向側に近い区画線を車道中央線として特定する中央線特定処理と
   を行う地図生成装置としてコンピュータを機能させる地図生成プログラム。

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