WO1999034346A1 - Procede et dispositif servant a traiter des donnees cartographiques numeriques - Google Patents

Description

明 細 書 デジ夕ル地図データ処理装置及びデジ夕ル地図データ処理方法 技術分野

本発明は、 デジタル地図デ一夕処理装置及びデジタル地図データ処理方法、 特 に地表面を撮影した写真デ一夕に基づいて作成するデジタル地図デ一夕の処理装 置及び処理方法に関する。 背景技術

近年、 G P S (Global Positioning System) 衛星を利用して、 自車位置の表示 や目的地までの経路案内表示等を行うことのできるナビゲーシヨンシステムが普 及している。 また、 V I C S (Vehicle Information Communication System) を用いて、 情報センタからリンク旅行時間等の交通情報を得て、 この交通情報に 基づいて目的地まで最短時間で到達するための （推奨） 移動経路を探索し利用者 (運転者等） に提供する動的経路率内システム （D R G S ) も提案されている。 このようなシステムにおいて、 利用者はシステムから提供される移動経路や種々 の情報をディスプレイ表示や音声ガイダンスによって認識する。 そして、 前記利 用者は前記経路案内情報に従って自動車の運転操作を行うことによって、 より快 適で疲労度の少ない運転を行うことができる。

上述のようなシステムにおいて、 利用されるナビゲ一シヨン機能は、 推測航法、 マップマッチング、 G P S等によって構成されている。 推測航法は、 車両に搭載 された方位センサと距離センサにより車両の走行軌跡を求め、 車両の相対位置を 求めている。 また、 マップマッチングは、 推測航法により求めた車両の走行軌跡 と地図データ上の道路形状を比較し、 通過道路を判定することにより、 車両の地 図上の位置を求めている。 さらに、 マップマッチングにより得られた車両の位置 は、 G P Sによって得られる車両の絶対位置 （緯度、 経度） 情報と合わせること により、 より精度の高いものにすることができる。

ところで、 上述のようなシステムにおいて、 利用者が提供される情報を違和感 無く認識するためには、 現実の車両周囲の状態 （道路形状や周囲の建造物の存在 等） と、 ディスプレイ等に自車位置と共に表示される表示内容とがー致する必要 がある。 つまり、 自車が存在する地点を正確に表現した地図が必要になる。

そのため、 実際の測量や建造物調査等を行い適宜修正が加えられた地図デ一夕 をナビゲ一シヨンシステムの地図データとして使用することが望ましい。 しかし、 実際に測量等を行う場合、 莫大な地図作成時間とコストが必要であり、 更新間隔 が長く （例えば、 年単位） なり所望の地図デ一夕を最適なタイミングで得られな いという問題がある。

一方、 特開平 7— 2 8 4 0 0号公報には、 地球観測衛星から撮影した衛星写真 データを地上の車両等に送信し、 当該衛星写真を地図の背景画像に変換して、 そ の背景画像と予め準備した地名データや道路デ一夕を合成して地図を作成する技 術が開示されている。 この技術によれば、 比較的短周期で地表面を撮影した衛星 写真デ一夕を入手可能であるため地図の更新を比較的頻繁に行うことができる。 また、 背景画像に実際の写真画像を用いて、 その上に自車位置表示を行うので、 利用者は、 地図上での建造物や周囲環境 （自車の周辺イメージ） の把握が容易に なり情報の認識度が向上する。

しかし、 取得した地表面の写真自体は、 イメージデ一夕であるため経路計算を 行うための道路のリンク毎の距離や道路にリンクした地名等に関するデ一夕を有 していない。 そのため、 従来のナビゲ一シヨン機能である高度な経路計算 （例え ば、 有料道路優先検索やコスト優先検索等） や経路誘導 （渋滞回避や規制回避等） 、 警報制御 （カーブ警告や登降坂警告等） 等を行うことができないという問題があ る。 また、 写真は、 撮影タイミングによって、 撮影角度が異なるため、 道路の形 状等が実際のものと異なる。 その結果、 予め準備された道路データや地名データ 等を重ね合わせる場合に、 写真の表示位置と各データの位置 （緯度、 経度） 等が ずれてしまう。

この結果、 各種情報を合成した場合でも地図の全体精度が低下し、 前述したよ うなナビゲ一シヨン機能における計算が正確にできないという問題がある。 さら に、 写真の表示位置と G P Sによって認識される自車位置とがずれてしまい、 ナ ピゲーシヨン自体が意味をなさないものになってしまうという問題がある。 本発明は、 このような問題を解決することを課題としてなされたものであり、 容易且つ頻繁に取得できるデ一夕を用いて、 正確な道路地図データを取得し、 さ らに、 そのデ一夕を有効に活用することのできるデジ夕ル地図データ処理装置及 びデジタル地図データ処理方法を提供することを目的とする。 発明の開示

本発明は、 高所から撮影した地表面の写真デ一夕を取得する写真データ取得手 段と、 前記写真デ一夕を実質的に真上から見たオルソ （ortho) 画像デ一夕に変換 処理する画像処理手段と、 前記オルソ画像データに基づいて、 前記地表面の道路 ネットワークデ一夕を抽出するデータ抽出手段と、 所定のデジタル道路地図に対 応するデ一夕フォーマツ トに前記道路ネットワークデ一夕を変換するデータ変換 手段と、 前記所定のデジタル道路地図に、 変換された道路ネッ トワークデータを 重畳させてデジ夕ルオルソ地図データを作成する地図作成手段と、 を含むことを 特徴とする。

ここで、 高所から撮影した地表面の写真データとは、 航空機や人工衛星等の高 高度飛行体から撮影した写真デ一夕である。 また、 「実質的に真上から見たオル ソ画像データ」 とは、 必ずしも地表面に対して完全な垂直を意味するものではな く、 地表面の道路や建造物を平面視したとみなせる程度をいう。 また、 道路ネッ トワークデータとは、 道路及び道路に関連する立体情報 （例えば、 地形や施設外 観等） である。 さらに前記データ変換手段は、 抽出された道路ネットワークデ一 夕の道路に対してリンク分割やリンク毎の距離や道路に関する高さ情報等を付加 している。 さらに、 地図作成手段は、 道路ネットワークデータに対して、 地名情 報や名称情報、 道路に関する規制情報等を重畳して道路地図を作成する。 この構 成によれば、 オルソ化され実質的に真上から見た状態の画像デ一夕から抽出され た道路ネッ トワークデータは、 道路が実際の緯度、 経度に対応した正確な形状を 有するため、 各種情報を重ね合わせた場合に情報の位置ずれが無くなり、 高精度 の地図を作成することができる。 また、 全エリアが真上からみた状態のオルソ画 像データに基づいて、 道路ネットワークの抽出を行うので、 現実の道路に対応し た正確な地図デ一夕を得ることができる。 また、 本発明は、 前記構成において、 前記データ抽出手段は、 第 1時刻に変換 処理された第 1オルソ画像データと、 第 2時刻に変換処理された第 2オルソ画像 データとを比較し、 両者の変化分データを取得する比較手段を含み、 前記地図作 成手段は、 前記変化分データに基づいて、 デジタルオルソ地図データの補正を行 うことを特徴とする。

この構成によれば、 第 1時刻と第 2時刻とで、 変化した部分のみ地図デ一夕の 修正が行われるため、 地図作成コストを削減可能であり、 頻繁な地図デ一夕の更 新を行うことができる。

また、 本発明は、 前記構成において、 さらに、 作成したデジタルオルソ地図デ —夕を外部の地図データ処理システムに転送する転送手段を含むことを特徴とす る。

ここで、 外部の地図データ処理システムとは、 地図デ一夕を利用し各種処理動 作を行うナビゲ一シヨンシステムや各種検索システム等で、 車両や情報セン夕等 の任意の場所で利用されるシステムである。 また、 転送手段とは、 有線や無線等 の通信手段の他、 C D— R O Mや D V D等の記録媒体による転送も含む。 この構 成によれば、 容易に高精度の地図データを利用することができる。

また、 本発明は、 前記構成において、 前記写真デ一夕取得手段が取得する写真 デ一夕は、 人工衛星によって撮影された衛星写真データであることを特徴とする _c この構成によれば、 頻繁に写真データの取得が可能で、 最新の道路デ一夕の取 得が可能になるので、 地図デ一夕の更新を容易かつ所望のタイミングで正確に行 うことができる。

また、 本発明は、 高所から撮影した地表面の写真データを取得する写真デ一夕 取得ステップと、 前記写真デ一夕を実質的に真上から見たオルソ画像データに変 換処理する画像処理ステップと、 前記オルソ画像データに基づいて、 前記地表面 の道路ネッ トワークデ一夕を抽出するデータ抽出ステップと、 所定のデジタル道 路地図に対応するデ一夕フォーマツ卜に前記道路ネッ トワークデ一夕を変換する データ変換ステップと、 前記所定のデジタル道路地図に、 変換された道路ネット ワークデ一夕を重畳させてデジ夕ルオルソ地図デー夕を作成する地図作成ステヅ プと、 を含むことを特徴とする。 また、 本発明は、 デジタルオルソ地図データを作成する作成ソフトウェアを記 録した媒体であって、 前記作成ソフトウェアは、 コンビユー夕上で実行され、 前 記作成ソフ トウエアは、 取得した高所から撮影した地表面の写真データを実質的 に真上から見たオルソ画像データに変換処理するモジュールと、 前記オルソ画像 データに基づいて、 前記地表面の道路ネッ トワークデ一夕を抽出するモジュール と、 所定のデジタル道路地図に対応するデータフォーマツトに前記道路ネッ トヮ 一クデ一夕を変換するデータ変換モジュールと、 所定のデジタル道路地図に、 変 換された道路ネッ トワークデータを重畳させてデジタルオルソ地図データを作成 するモジュールと、 を含むことを特徴とする。

また、 本発明は、 高所から撮影した地表面の写真データに基づいて作成された デジ夕ルオルソ地図デ一夕を取得するデータ取得手段と、 取得したデジ夕ルオル ソ地図データをナビゲーシヨンシステムに連携される地図記憶手段に書き込む書 込手段と、 書き込まれたデジタルオルソ地図データに基づいてナビゲーシヨンシ ステムの制御を行う制御手段と、 を含むことを特徴とする。

ここで、 データ取得手段とは、 有線、 無線等の通信手段や C D— R O Mや D V D等の記録媒体からの読み取りも含む。 この構成によれば、 オルソ化され実質的 に真上から見た状態の画像データから抽出された道路ネッ トワークデータに基づ いて作成された地図は、 道路の形状が実際の緯度、 経度に対応し、 各種情報が位 置ずれすることなく重ね合わされ、 高精度な地図になるため、 高精度のナビゲー ション制御を行うことができる。

また、 本発明は、 前記構成において、 前記制御手段は、 車載の走行制御機器の 制御を合わせて行うことを特徴とする。

ここで、 走行制御機器とは、 例えば、 アクセル制御、 シフト制御、 ブレーキ制 御、 サスペンション制御、 駆動輪制御、 舵角制御等である。 デジタルオルソ地図 データは、 緯度、 経度に加え標高データを有しているので、 道路勾配やカーブの 曲率半径を正確に算出することが可能なので、 例えば、 カーブ手前の減速や登降 坂車線でのシフト制御、 アクセル制御等を適切なタイミング且つ適切な制御量で 行うことが可能になり、 地形に応じた適切な車両制御を行うことができる。 また、 本発明は、 高所から撮影した地表面の写真デ一夕に基づいて作成された デジタルオルソ地図データを取得する取得ステップと、 取得したデジ夕ルオルソ 地図デ一夕をナビゲ一シヨンシステムに連携される地図記憶手段に書き込む書込 ステヅプと、 書き込まれたデジタルオルソ地図データに基づいてナビゲ一シヨン システムの制御を行う制御ステップと、 を含むことを特徴とする。

また、 本発明は、 前記構成において、 前記制御ステップは、 車載の走行制御機 器の制御を合わせて行うことを特徴とする。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の実施形態に係るデジタル地図データ処理装置の全体構成を説 明する構成概念図である。

図 2は、 本発明の実施形態に係るデジ夕ル地図デー夕処理装置のデジ夕ルオル ソ地図デ一夕の作成概念を示す模式図である。

図 3は、 本発明の実施形態に係るデジ夕ル地図データ処理装置のデジ夕ルオル ソ地図デ一夕の作成手順を説明するフローチャートである。

図 4は、 本発明の実施形態に係るデジ夕ル地図データ処理装置のデジ夕ルオル ソ地図データのデ一夕構造を説明する説明図である。

図 5は、 本発明の実施形態に係るデジタル地図データ処理装置のデータ抽出部 周辺の構成を説明する構成ブロック図である。

図 6は、 本発明の実施形態に係るデジタルオルソ地図デ一夕と従来の地図デ一 夕との差異を説明する説明図である。

図 7は、 本発明の実施形態に係るデジタルオルソ地図デ一夕を用いたシュミレ —シヨン画像の一例を示す説明図である。

図 8は、 本発明の実施形態に係る車載側デジタル地図データ処理装置の構成を 説明する構成プロック図である。

図 9は、 本発明の実施形態に係るデジタルオルソ地図データの利用例を説明す る説明図である。

図 1 0は、 本発明の実施形態に係るデジタルオルソ地図データの作成ソフトウ エアの使用例を説明する説明図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の好適な実施の形態 （以下、 実施形態という） を図面に基づき説 明する。

図 1は、 本実施形態のデジタル地図データ処理装置 （以下、 単に処理装置とい う） の全体構成を説明する構成概念図である。 処理装置は、 地表面から所定高さ を維持しながら飛行し、 地表面の写真を撮影する撮影手段、 例えば地球の周囲を 周回する人工衛星 1 2等から通信で送られてくる地表面の写真データを順次受信 する写真データ取得手段としての対衛星通信局 1 4を介して前記衛星写真デ一夕 を取得する地図画像処理局 1 6を中心に構成されている。 前記地図画像処理局 1 6で作成された地図データは、 地図使用ュ一ザの車両 1 8や各種地図利用アプリ ケーシヨン （検索システム等） を有する処理機器 （コンビュ一夕等） に有線、 無 線等の通信手段や C D— R O Mや D V D等の任意の記録媒体を介して配信される。 前記地図画像処理局 1 6は、 対衛星通信局 1 4を介して取得した衛星写真に対 してオルソ画像処理を施す画像処理部 （画像処理手段） 2 0と、 変換されたオル ソ画像から所望の道路ネッ トワークデータ、 例えば、 道路形状や当該道路に関連 する施設や地形等の三次元情報を抽出するデータ抽出部 （データ抽出手段） 2 2、 抽出した道路ネットワークデータを所定のデジタル道路地図に対応するデ一タフ ォ一マットに変換するデータ変換部 （デ一夕変換手段） 2 4を含んでいる。 前記 デ一夕変換部 2 4では、 道路ネッ トワークデータを既存のデジタル道路地図と関 連付けられるように、 当該道路ネッ トワークデータが基本情報 （例えば、 リンク 情報） を有するように変換される。 前記地図画像処理局 1 6は、 さらに、 既知の 地図データ （例えば、 地名や道路名や交差点名、 各種規制情報、 道路周辺の建造 物に関する情報等） を記憶した地図デ一夕ベース 2 6から取得した属性デ一夕等 を、 変換された道路ネッ トワークデータに重畳しデジタルオルソ地図データを作 成する地図作成部 （地図作製手段） 2 8と、 作成したデジタルオルソ地図データ をユーザである車両 1 8側に送信する送信部 （転送手段） 3 0等を含んでいる。 前記オルソ画像処理とは、 複数の角度から同一エリアを撮影した衛星写真 （地 表面の写真デ一夕） に、 画像処理を施すことによって前記地表面を実質的に真上 から見た状態に変換する処理である。 通常、 広範囲を撮影した場合、 撮影角度が 浅くなる撮影エリア周辺部分は斜視状態になり、 地表面の道路や建造物、 地形等 がゆがんでしまう。 しかし、 前記オルソ画像処理を行うことによって、 撮影全ェ リアに関して、 真上から撮影した状態にすることができるので、 地表面の道路や 建造物、 地形等が歪むことが無く実際の形状と同一になる。 なお、 前記実質的に 真上から見た状態とは、 必ずしも地表面に対して完全な垂直を意味するものでは なく、 地表面の道路や建造物を平面視したとみなせる程度をいう。

前記地図画像処理局 1 6内部におけるデジタルオルソ地図デ一夕の作成手順を 図 1に加え、 図 2の模式図や図 3のフローチャート等に基づいて説明する。 まず、 地図画像処理局 1 6の画像処理部 2 0は、 対衛星通信局 1 4が取得している対象 領域の衛星写真画像を通信手段 （無線、 有線等） で取得する （S 1 0 0 ) 。 この 時取得する衛星写真データは、 前述したように複数の角度から同一エリアを撮影 した複数の写真である。 通常、 地球の周囲を運動する人工衛星は、 周期的に同一 軌道を通過する。 また、 同一の場所に対して複数の角度 （例えば、 地表鉛直線に 対して ± 2 7 ° ) から撮影を行うため、 同一地点を少なくとも二方向から撮影し た、 いわゆるステレオ写真を前記画像処理部 2 0は得ることができる。 そして、 前記地図画像処理局 1 6は、 地図作成の予定ェリァの写真データが取得できたか 否かの判断を行い （S 1 0 1 ) 、 所望の写真デ一夕が取得できた場合に、 各写真 データの補正を開始する （M 2 0 0 ) 。 取得した写真デ一夕は、 まず、 輝度や彩 度等の補正を行う （S 1 0 2 ) 。 通常、 人工衛星は、 日本の北から南までを約 3 分程度で通過するため、 時間差により影ができたり、 反射光の角度によって色彩 の変化が生じたりする。 そのため、 明るさや色彩を一定レベルにする補正を行い、 人の見やすい画像に修正する。

続いて、 撮影画像の位置補正を行う （S 1 0 3 ) 。 この補正は、 人工衛星の有 する撮影時のデータ、 例えば、 撮影時の人工衛星の位置データや撮影角度デ一夕 等に基づいて行う画像データの補正であり、 撮影範囲内におけるデータ使用エリ ァ等を確定するための位置補正や、 画像データと位置データ及び角度データとの 対応付けを行うための補正である。 続いて、 地上基準点と写真デ一夕上の基準点 とを一致させるマッチング補正を行う （S 1 0 4 ) 。 前記地上基準点は、 地球上 の所定位置 （緯度、 経度が明確な位置） に設定されている。 例えば、 日本全土を 地図作成エリアとした場合、 前記地上基準点は各地に合計 2 0 0ポイント程度設 定されている。 前述した （S 1 0 3 ) 、 ( S 1 0 4 ) の補正によって、 地図画像 処理局 1 6は、 人工衛星が任意に撮影した写真データを一連の連続データとして 認識することができる。

次に、 写真デ一夕 （ステレオ写真） にオルソ画像処理を施すことによって、 写 真データを真上から地表を撮影した状態に変換する。 この時、 オルソ画像処理は、 ステレオ写真を基本デ一夕として行うため、 三角測量等の技術により各地点の標 高情報を得ることができる。 この結果、 画像データは平面視した状態に変換され、 画像デ一夕上の任意の位置の道路、 建造物、 地形等が歪むことなく表現される。 また、 各地点が高さ情報を有することによって、 画像デ一夕上の任意の位置の道 路、 建造物、 地形等が立体データになる （S 1 0 5 ) 。

さらに、 緯度、 経度、 標高を有する画像デ一夕と数値データを関連付けた D T M (デジタル · トポロジー ·モデル） デ一夕べ一スを形成する （S 1 0 6 ) 。 前 記 D T Mデータベースは、 画像デ一夕上に 5 m間隔のメッシュを有し、 各交点が 画像データの緯度、 経度、 高さのデータと関連付けられたマトリックスデ一夕べ —スである。 さらに、 パンシャープ 1 m画像の作成を行う （S 1 0 7 ) 。 通常、 衛星写真は、 様々な周波数の写真を撮影する。 例えば、 l m解像度を有する白黒 の近赤外フィルムや 4 m解像度を有するカラ一フィルムを用いて撮影されている c そこで、 両者の長所をそれぞれ補完して、 l m解像度を有するカラー写真を合成 する。 後述する比較部で所定時間経過した 2つの D T Mデ一夕を比較することに より、 建造物の高低変化や地形の変化を認識可能になる。 同様に、 所定時間経過 した 2つのパンシャープ 1 m画像を比較することにより、 道路や建造物の新設、 改修、 撤去等の認識が可能になり、 自動的に変化量を認識することにより最終的 に作成するデジタルオルソ地図の自動更新を可能にすることができる。 なお、 前 記オルソ画像に基づくデータベースは、 例えば、 水平 l m精度、 垂直 1 . 5 m精 度を有するものである。 従って、 変換処理したオルソ画像を解析することにより 画像上のサイズ、 例えば、 道路幅等を認識することが可能であり、 後述するスケ ルトンマップを作成する時に、 各構成線の太さの決定に利用することができる。 この時点までのデ一夕は、 衛星写真に基づいて作成された所定撮影幅の帯状の デ一夕である。 そこで、 各帯状のオルソ処理デ一夕を繋ぎ合わせてオルソシ一ム レスモザイクを作成する （S 108) 。 この時、 各帯状のオルソ処理デ一夕は、 5m間隔のメッシュデ一夕 （緯度、 経度、 標高） を有しているので、 各メッシュ を接続することにより、 繋ぎ目の無い所望エリアのオルソ画像データを得ること ができる （M201) 。

以上で、 衛星写真に基づく前半の画像処理を終了する。 続いて、 作成したオル ソ画像データに基づいて、 データ抽出部 22は道路ネッ トヮ一クデ一夕の抽出を 行う。 具体的には、 スケルトンマップを作成する （S 109， M202) 。 スケ ルトンマツプを作成する場合、 既存地図のデ一夕をオルソ画像デ一夕に引き込み、 オルソ画像データ上の道路や当該道路に関連する立体情報 （道路ネッ トヮ一クデ 一夕） の抽出を行う。 前記道路ネッ トワークデータは、 道路の他、 例えば、 地形 や施設外観等も含む。 この時、 特に道路に関しては、 オルソ画像デ一夕上の画像 要素の連続性の認識を行い、 既存地図のデ一夕にない新設や改修、 変更等の道路 を加味して、 スケルトンマップを構築する。 つまり、 参照する既存地図のデ一夕 の精度が低い場合でも、 実際の道路や道路関連情報を正確に認識しているオルソ 画像データに既存地図のデ一夕を引き込むことによって、 道路ネッ トワークデ一 夕の抽出を迅速に行うことができる。

作成されたスケルトンマップは、 緯度、 経度、 標高データを有しているので、 データ変換部 24は、 スケルトンマップの作成時に認識した道路の形状に基づい て、 道路のリンク分割を行うと共に、 基本道路デ一夕を道路のリンク毎に算出す る （S 1 10, M203) 。 前記基本道路デ一夕とは、 例えば、 リンク情報 （リ ンク間距離、 勾配、 カーブの曲率半径等） 、 道路構造等である。 また、 既に取得 している道路幅や標高等も基本道路デ一夕として保持する。 前記基本道路データ によって、 後述するナビゲ一シヨン処理を円滑に行うことができる。 なお、 リン ク情報は、 DTM 5 mメッシュデ一夕に基づいて、 算出可能なので、 リンク間距 離、 勾配、 カーブ半径等は、 実際の形状とほぼ同じ数値を得ることが可能で、 後 述する画像シュミレーシヨンを実行する時に、 リアルな映像を合成することがで きる。

その後、 基本道路データの取得が完了したか否かの判断を行い （S 111) 、 デ一夕取得が完了したと判断した場合には、 地図作成部 2 8は、 既知のデータべ —ス 2 6を参照して、 属性データを前記スケルトンマヅプ上にオーバーレイして、 デジタルオルソ地図を作成する （S 1 1 2， M 2 0 4 ) 。 前記属性デ一夕とは、 既知の適宜更新可能なデータベースから得られる情報で、 道路種別 （高速道路、 一般道、 有料道路、 国道、 県道、 市道、 私道等） 、 路線番号、 道路管理者種別 (国管理、 県管理等） 、 行政区種別、 交通規制 （制限速度、 一方通行、 駐車禁止 区域等） の他、 地名、 交差点名、 道路の通称名、 各種案内等である。 また、 必要 に応じて道路に関連する立体図形、 すなわち背景データのオーバ一レイを行って もよい。 前記背景デ一夕とは、 例えば、 水系データ （河川や湖、 池等） 、 鉄道位 置デ一夕 （路線位置や駅位置等） 、 施設位置データ、 施設形状データ等である。 このような背景デ一夕をオーバ一レイすることによって、 より現実の風景、 環境 に近い地図を作成することが可能になる。 なお、 前記属性データは種類毎に階層 化されているので、 利用するアプリケーションに対応するようにフォーマツ ト変 換を行い必要な情報のみをオーバ一レイすることが望ましい （S 1 1 3 , M 2 0 5 ) 。 例えば、 道路のみの情報を有し、 その他の施設情報等を省略した形態にし たり、 主要都市周辺 （例えば、 半径 1 O K m) のみ道路情報に施設情報を付加し、 他の部分は道路情報のみの形態にする。 なお、 基本道路データ、 属性デ一夕、 背 景デ一夕を含むデ一夕構造を図 4に示す。 このようにデジタルオルソ地図を使用 アプリケーションに応じて、 フォーマッ ト変換することによって、 アプリケ一シ ョンの処理を効率的に行うことが可能になる。

フォーマッ ト変換されたデジタルオルソ地図は、 送信部 3 0を介して、 車両 1 8に配信されたり、 C D— R O M等の記憶媒体に記録され車両 1 8に配信される ₍ 上述したようなデジタルオルソ地図デ一夕を各種アプリケーションで良好に利 用するためには、 頻繁 （例えば、 数ケ月に 1度） に修正することが望ましい。 こ の場合、 全てのデジタルオルソ地図データを作り直すことは、 非効率的であるた め変化部分を検出して、 変化位置のみの修正、 更新を行うことが望ましい。

図 5には、 データ変化分を検出するブロック図が示されている。 データ抽出部 2 2の内部には、 最新のオルソ画像デ一夕と共に過去に取得したオルソ画像デ一 夕 （ 1回前に取得したもの） を記憶しておくメモリ 3 2を有している。 前記メモ リ 3 2は、 オルソ画像デ一夕を D T M 5 mメヅシュデータの状態で記憶してもよ いし、 パンシャープ 1 m画像の状態で記憶してもよい。 メモリ 3 2に新たなオル ソ画像データが提供されると、 新オルソ画像データと、 前記メモリ 3 2に 1回前 に供給され保持されている旧オルソ画像データと、 を比較部 （比較手段） 3 4に 提供する。 比較部 3 4では、 新 '旧のオルソ画像データの対応比較や重ね合わせ 比較を行い、 新 '旧の変化分デ一夕を取得する。 そして、 スケルトンマップ作成 部 3 6は、 取得した変化分デ一夕に関して、 部分スケルトンマップを作成する ( M 2 0 6 ) 。 さらに、 部分スケルトンマヅプに関して、 デ一夕変換部 2 4は、 基本道路データ等の算出を行い、 デジタル道路地図に対応するデータに変換し、 地図作成部 2 8に提供する。 地図作成部 2 8では、 先に作成しているデジタルォ ルソ地図の対応部分の補正を変化分デ一夕に基づいて形成されたデータで行い、 最新の写真データの情報を反映させる。 つまり、 新 '旧のオルソ画像データで変 化のない部分、 すなわち、 経時変化による道路形状や建造物や地形等に変化のな い部分の処理を省略することが可能にあり、 処理負担を軽減することができると 共に、 迅速なデ一夕更新を行うことができる。

なお、 送信部 3 0でデジタルオルソ地図デ一夕を送信する場合、 変化分データ に基づいて形成された変化部分のデジタルオルソ地図データ （部分デ一夕） のみ を送信し、 受信側 （例えば、 車両 1 8 ) で先に受信しているデジタルオルソ地図 データ （全体デ一夕） を更新するようにすれば、 送信デ一夕量が著しく低減され、 送信コストの低減を行うことができる。

以上のように作成されたデジタルオルソ地図は、 実質的に真上からみた画像デ —夕に基づいて作成されるので、 道路の形状や当該道路に関連する立体情報 （例 えば、 地形や施設外観等） に歪みが生じることがない。 その結果、 経路計算を行 うための道路のリンク毎の距離、 道路勾配、 カーブの曲率半径等を正確に得るこ とができる。 また、 道路形状等に歪みが無いため、 予め準備された道路にリンク した地名デ一夕や規制デ一夕等を最適な位置にオーバ一レイすることができる。 つまり、 図 6 ( a ) に示すように、 従来の手法によれば、 地表面に標高差がある 場合、 地表面でほぼ等間隔 dで示されるマ一力 a l〜a iの位置は、 カメラの視点 位置 （撮影角度） によって、 写真データ上では移動しマ一力 a l〜a iに対応する マーカ b l〜b iの間隔は不均一に表現されてしまう。 その結果、 既知データであ る属性デ一夕等を写真データに重畳させた場合、 位置ずれを生じ、 地図としての 正確な表示を行うことができなくなる。 特に標高差がある場合、 マーカ b l〜b i の間隔の不均一が強調されてしまう。 そして、 ナビゲ一シヨンの重要な機能であ る高度な経路計算 （例えば、 有料道路優先検索やコスト優先検索等） や経路誘導 (渋滞回避や規制回避等） 、 警報制御 （カーブ警告や登降坂警告等） 等を行うこ とができなくなってしまう。

一方、 図 6 ( b ) に示すように、 オルソ画像処理を施すことによって、 各マー 力 a 1〜 a iは実質的に真上から見る状態になり、 マーカ c l〜c iは、 地表面での ほぼ等間隔を維持した状態 （地表面の標高差による僅かな移動； d ( 1— c o s Θ ) はある） で、 オルソ画像データ上に表現される。 その結果、 既知デ一夕であ る属性データ等を重畳させた場合、 位置ずれを生じること無く、 地図としての正 確な表示を行うことができる。 そして、 前述のようなナビゲ一シヨン機能を高精 度で行うことが可能になる。

また、 画像に歪みの無いオルソ画像を用いて、 所望の位置の画像シユミレーシ ヨンを行うことができる。 オルソ画像は、 各位置の緯度デ一夕、 経度デ一夕、 標 高データを有しているため、 地表面の建造物の大きさ、 高さ等も認識可能である < これらのデータと、 人工衛星から得られるステレオ写真とを合成することによつ て、 図 7に示すように視点位置を例えば、 自動車の運転者と同じ位置にしたシュ ミレーシヨン画像を合成することができる （M 2 0 7 , M 2 0 8 ) 。 また、 この シュミレーシヨン画像と後述するナビゲ一シヨンシステムの経路案内機能とを組 み合わせることによって、 誘導矢印 3 8を重畳させることが可能になり、 良好な ナビゲ一シヨン表示を行うことができる。 なお、 作成した画像シユミレーシヨン は、 デジタルオルソ地図データと同様に、 地図使用ユーザの車両 1 8や各種地図 利用アプリケーションを有する処理機器 （コンピュータ等） に有線、 無線等の通 信手段や C D— R O Mや D V D等の任意の記録媒体を用いて配信される。

図 8には、 デジタルオルソ地図データの提供を受ける車両側のデジ夕ル地図デ —夕処理装置を含むナビゲ一シヨン装置の構成プロック図が示されている。 車両 に設けられたデータ取得部 4 0は、 前記地図画像処理局 1 6の送信部 3◦ (図 1 参照） から送信されるデジタルオルソ地図デ一夕を受信する受信装置であっても よいし、 C D— R O Mや D V Dで提供されるデジタルオルソ地図データを読みと る読取装置であってもよい。 デ一夕取得部 （デ一夕取得手段） 4 0で取得したデ ジタルオルソ地図デ一夕は、 書込部 （書込手段） 4 2を介して車載の地図デ一夕 ベース 4 4に書き込まれる。 ナビゲ一シヨン制御部 （制御手段） 4 6は、 地図デ —夕ベース 4 4に保存されたデジタルオルソ地図データの有する各種データ、 緯 度、 経度、 標高の他、 基本道路デ一夕 （リンクデ一夕等） 、 属性データ、 背景デ —夕等に基づいて、 図 9に示すような高度な経路計算 （例えば、 有料道路優先検 索やコスト優先検索等） や経路誘導 （渋滞回避や規制回避等） 、 警報制御 （力一 ブ警告や登降坂警告等） 等を行うことができる。 これらのナビゲーシヨン制御は、 表示部 4 8による視覚表示やスピーカ 5 0による音声により運転者等のユーザに 提示される。 この場合、 デジタルオルソ地図データは、 正確な道路形状や道路に 関連する正確な三次元情報を有しているので、 前述のような各種ナピゲ一ション 制御を高精度で行うことができる。 また、 オーバーレイされた属性データや背景 データと道路形状や道路に関連する≡次元情報が正確に一致しているため、 現実 の道路や街並みと一致した高品質な地図及びナビゲ一シヨン情報の表示を行うこ とができる。

さらに、 上述のように作成した高精度のデジタルオルソ地図デ一夕は、 車両と 各情報セン夕で同一の地図データを同時に取得することが容易であり、 車両と各 情報セン夕との間でより充実したコミュニケーションを行うことが可能になる。 つまり、 情報セン夕 （例えば、 交通情報セン夕や警察等） と車両が同じデジタル オルソ地図データを有することにより、 前記情報セン夕は最新の正確な地図デ一 夕に基づいて、 車両に対して危険回避指示や渋滞回避指示を迅速且つ正確に行う ことができる。 また、 車両と各情報セン夕で同一のデジタルオルソ地図データを 有することにより信頼性の高いメーデーシステムを構築することもできる。 つま り、 事故や急病人等が発生した場合、 救援先に車両を向かわせる場合でも、 情報 セン夕と車両とが同じ高精度の地図デ一夕を有することにより、 適切な経路の選 択ゃ正確な目標位置の表示、 指示が可能になり、 迅速な救護活動を行うことがで きる。 また、 走行中の車両から情報セン夕が事故等情報を取得する場合でも、 車 両と情報セン夕の有する地図デ一夕が正確に一致しているため、 迅速且つ正確な 情報伝達を行うことができる。

また、 ナビゲーシヨン制御部 4 6は前記警報制御に連動して、 走行制御部 5 2 にデジタルオルソ地図デ一夕の基本道路データ等の情報を提供し、 カーブや登降 坂における車両の走行制御を行う。 前記走行制御部 5 2は、 例えば、 カーブの曲 率半径や道路の勾配、 車線数、 車幅等を考慮して、 ブレーキやトランスミツショ ン、 サスペンション、 エンジン等の制御量及び制御タイミングの調整を行う。 こ の場合、 デジタルオルソ地図データは、 正確なリンク情報 （リンク間距離、 勾配、 カーブの曲率半径等） を有しているので、 走行制御部 5 2は正確な演算処理を行 うことが可能になり、 安全且つ最適なタイミング制御を行うことができる。 なお、 走行制御部 5 2は、 デジタルオルソ地図デ一夕に加え、 さらに、 他の情報 （例え ば、 車両周囲の交通状況や周囲環境等） を得ることにより舵角制御や駆動輪制御 が可能にあり、 自動運転制御も可能になる。

また、 図 1 0に示すように、 デジタルオルソ地図データの作成ソフトウェア (図 3のフローチャートの処理を行うソフトウェア） を C D— R O M、 D V D等 の媒体 5 4に記憶し、 地図画像処理局 1 6 (図 1参照） を介さず、 ユーザ側のコ ンビュー夕 5 6等の処理装置で実行し、 前記デジタルオルソ地図データの作成を 行うこともできる。 この場合、 写真デ一夕は対衛星通信局 1 4から公衆回線等を 介して取得することになる。 前記ソフトウェアは、 少なくとも、 公衆回線等を介 して取得された高所から撮影した地表面の写真データを実質的に真上から見たォ ルソ画像デ一夕に変換処理するモジュールと、 前記オルソ画像デ一夕に基づいて、 前記地表面の道路ネッ トワークデータを抽出するモジュールと、 所定のデジタル 道路地図に対応するデータフォーマツトに前記道路ネッ トワークデータを変換す るデータ変換モジュールと、 所定のデジタル道路地図に変換された道路ネッ トヮ —クデ一夕を重畳させてデジタルオルソ地図データを作成するモジュールと、 を 含み、 任意のタイミングで、 任意の場所でデジタルオルソ地図データの作成を行 うことができる。 もちろん、 車載器としてコンピュータ 5 6を有すれば、 走行中 等に移動場所に応じた必要なエリアのデジタルオルソ地図データを即座に作成す ることができる。 また、 前記ソフトウェアに、 図 5に示す比較部と同じ処理を行 うモジュ一ルを付加すれば、 変化分データに基づくデジタルオルソ地図デー夕の 更新作業も容易に行うことができる。 さらに、 図 2に示すような画像シユミレー シヨンを実行するモジュールを付加すれば、 ユーザの所望する位置や視野角度の シュミレ一シヨン画像の作成を容易に行うことができる。

なお、 本実施形態では、 人工衛星で取得したステレオ写真デ一夕を基本データ として説明したが、 高高度から撮影したステレオ写真であれば、 同等の処理が可 能であり、 同様の効果を得ることができる。 また、 スケルトンマップ上にオーバ —レイする属性デ一夕等も実施形態で示したものに限定されず、 道路及び道路に 関連するデ一夕であれば、 任意にオーバレイ可能であり、 所望のデジタルオルソ 地図データの作成を行うことができる。

本発明によれば、 容易且つ頻繁に取得できる写真データを用いて、 正確な道路 地図デ一夕の作成が可能であると共に、 そのデ一夕を有効に活用し高精度のナビ ゲ一ション及び車両制御を行うことができる。 産業上の利用可能性

以上のように、 本発明にかかるデジ夕ル地図データ処理装置及びデジ夕ル地図 データ処理方法は、 正確な道路地図の作成に有用であり、 特に作成した道路地図 に基づく移動車両のナビゲ一ションゃ車両制御に活用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 高所から撮影した地表面の写真データを取得する写真デ一夕取得手段と、 前記写真データを実質的に真上から見たオルソ画像データに変換処理する画像 処理手段と、

前記オルソ画像データに基づいて、 前記地表面の道路ネッ トワークデータを抽 出するデ一夕抽出手段と、

所定のデジタル道路地図に対応するデ一夕フォーマツ 卜に前記道路ネツトヮー クデ一夕を変換するデ一夕変換手段と、

前記所定のデジタル道路地図に、 変換された道路ネッ トワークデータを重畳さ せてデジタルオルソ地図デ一夕を作成する地図作成手段と、

を含むことを特徴とするデジタル地図データ処理装置。

2 . 前記データ抽出手段は、

第 1時刻に変換処理された第 1オルソ画像データと、 第 2時刻に変換処理され た第 2オルソ画像データとを比較し、 両者の変化分データを取得する比較手段を 含み、

前記地図作成手段は、

前記変化分デ一夕に基づいて、 デジタルオルソ地図データの補正を行うことを 特徴とする請求の範囲第 1項のデジタル地図データ処理装置。

3 . さらに、 作成したデジタルオルソ地図データを外部の地図データ処理システ ムに転送する転送手段を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項の デジタル地図データ処理装置。

4 . 前記写真デ一夕取得手段が取得する写真データは、 人工衛星によって撮影さ れた衛星写真データであることを特徴とする請求の範囲第 1項のデジタル地図デ —夕処理装置。

5 . 高所から撮影した地表面の写真デ一夕を取得する写真データ取得ステップと、 前記写真データを実質的に真上から見たオルソ画像デ一夕に変換処理する画像 処理ステップと、

前記オルソ画像デ一夕に基づいて、 前記地表面の道路ネッ トワークデータを抽 出するデータ抽出ステップと、

所定のデジタル道路地図に対応するデータフォーマツ 卜に前記道路ネットヮ一 クデ一夕を変換するデータ変換ステツプと、

前記所定のデジタル道路地図に、 変換された道路ネッ トワークデ一夕を重畳さ せてデジ夕ルオルソ地図データを作成する地図作成ステップと、

を含むことを特徴とするデジタル地図データ処理方法。

6 . デジタルオルソ地図データを作成する作成ソフ卜ウェアを記録した媒体であ つて、

前記作成ソフトウエアは、 コンピュータ上で実行され、

前記作成ソフトウエアは、

取得した高所から撮影した地表面の写真デ一夕を実質的に真上から見たオルソ 画像デ一夕に変換処理するモジュールと、

前記オルソ画像データに基づいて、 前記地表面の道路ネットワークデータを抽 出するモジュールと、

所定のデジタル道路地図に対応するデータフォーマツ 卜に前記道路ネッ トヮ一 クデ一夕を変換するデ一夕変換モジュールと、

所定のデジタル道路地図に、 変換された道路ネッ トワークデータを重畳させて デジ夕ルオルソ地図デ一夕を作成するモジュールと、

を含むことを特徴とする媒体。

7 . 高所から撮影した地表面の写真デ一夕に基づいて作成されたデジタルオルソ 地図デ一夕を取得するデータ取得手段と、

取得したデジ夕ルオルソ地図デ一夕をナビゲーシヨンシステムに連携される地 図記憶手段に書き込む書込手段と、

書き込まれたデジタルオルソ地図デ一夕に基づいてナピゲ一シヨンシステムの 制御を行う制御手段と、

を含むことを特徴とするデジタル地図デ一夕処理装置。

8 . 前記制御手段は、 車載の走行制御機器の制御を合わせて行うことを特徴とす る請求の範囲第 7項のデジタル地図データ処理装置。

9 . 高所から撮影した地表面の写真データに基づいて作成されたデジタルオルソ 地図データを取得する取得ステップと、

取得したデジ夕ルオルソ地図デ一夕をナビゲ一シヨンシステムに連携される地 図記憶手段に書き込む書込ステップと、

書き込まれたデジタルオルソ地図データに基づいてナビゲ一シヨンシステムの 制御を行う制御ステップと、

を含むことを特徴とするデジタル地図データ処理方法。

1 0 . 前記制御ステップは、 車載の走行制御機器の制御を合わせて行うことを特 徴とする請求の範囲第 9項のデジタル地図データ処理方法。