JP7541866B2

JP7541866B2 - 地物推定装置、及び地物推定方法

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Publication number: JP7541866B2
Application number: JP2020134658A
Authority: JP
Inventors: 元気高橋
Original assignee: Kokusai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Airport Facilities Co Ltd
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2024-08-29
Anticipated expiration: 2040-08-07
Also published as: JP2022030559A

Description

本願発明は、レーザー計測により得られた計測点の集合（以下、「計測点群」という。）を用いて地物の種類を推定する技術に関するものであり、より具体的には、計測されなかった点を利用して地物の種類を推定する地物推定装置と地物推定方法に関するものである。

近年、計測技術の進歩とともに地形情報（空間情報）の需要が高まっており、道路上や沿道に設置された施設をより高度に管理することを目的にその形状や設置位置といった施設の空間情報を要望する管理者が増加している。また現在、官民一体となって推進しているＳｏｃｉｅｔｙ５．０の実現にとっても、社会インフラストラクチャー（以下、単に「社会インフラ」という。）の高度な維持管理が重要な課題とされており、そのためにも施設等の空間情報は欠くことのできない極めて重要な情報となっている。

従前、道路施設の空間情報を取得するには、目的の地物に対してＴＳ（ＴｏｔａｌＳｔａｔｉｏｎ）等を用いた直接的な測量を行っていたが、近時では特定の地物を対象にすることなく網羅的に空間情報を取得する計測手法が採用されることも多い。例えば、航空写真測量やＭＭＳ（ＭｏｂｉｌｅＭａｐｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）などが、網羅的に空間情報を取得する代表的な計測手法である。このうちＭＭＳは、レーザースキャナやカメラ、自己位置を取得するための衛星測位システム（ＧＮＳＳ：ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）、ＩＭＵ（ＩｎｅｒｔｉａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＵｎｉｔ）、オドメトリなどのセンサを搭載した移動車両を利用する手法であり、すなわち車道上を移動しながらレーザースキャナによって大量の計測点（計測点群）を得ることができる計測技術である。

レーザースキャナによる計測（以下、単に「レーザー計測」という。）は、計測したい対象にレーザーパルスを照射し、その反射信号を受けて計測する手法である。より詳しくは、照射時刻と受信時刻の時間差を計測することで照射位置から計測点（レーザーパルスが反射した地点）までの距離を求め、さらにＧＮＳＳといった測位手段によってレーザーパルスの照射位置（ｘ，ｙ，ｚ）を取得するとともに、ＩＭＵといった慣性計測手段によって照射姿勢（ω，φ，κ）を取得することで、計測点の３次元座標を得ることができる。ＭＭＳによるレーザー計測では、レーザースキャナのレーザー発射部が内部で回転しながらレーザーを照射する機構とされ、その結果、車両の走行に伴って車道軸に対して斜方向にレーザーが照射されて大量の計測点が取得される。

ところで、ＭＭＳによって得られる計測点は膨大な数であるが故に、目的の地物を抽出することは容易ではない。例えば、オペレーターがＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）ソフトなどを使用しながら手動で図化することも行われていたが、図化に要するコストが増大するうえ、オペレーターによる誤判断（ヒューマンエラー）が避けられない。

大量のレーザー計測データの中から目的の地物を自動的に抽出できれば、オペレーターによる作業は著しく軽減され、ヒューマンエラーも排除できる。そこで特許文献１では、レーザー計測で得られた大量の計測データから、街灯、電柱、標識といった柱状の地物を自動抽出することができる発明を開示している。

特開２０１７－９６１６号公報

特許文献１で開示される発明によれば、ＭＭＳによって得られた計測点群から自動的に柱状の地物を抽出できるうえ、柱状物が有する面状物（標識や看板など）や立体物なども選別することができる。そのためオペレーターの労力は大幅に低減され、その作業時間を短縮することができ、しかもオペレーターの個性に伴うばらつきや誤りを回避することができる。しかしながら、特許文献１の発明では自動抽出することができる対象は柱状の地物に限られ、すなわち柱状の地物であればその種類について推定できるものの、柱状の地物を含む多種多様な地物に対してそれぞれ種類を推定することは難しい。

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、ＭＭＳによって得られた計測点群を用いて計測対象である地物の種類を推定することができる地物推定装置と地物推定方法を提供することにある。

本願発明は、水部や、表面の凹凸が顕著な物体、反射率の低い物体、地物の境界に対してはレーザーパルスが反射し難いというむしろ短所ともいえるレーザー計測の性質を活用し、すなわちレーザー計測により得られた計測点群のうち計測されなかった点（以下、「欠測点」という。）を利用して地物の種類を推定する、という従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。

本願発明の地物推定装置は、レーザー計測により得られた計測点群を用いて計測対象の種類を推定する装置であり、計測間隔算出手段と着目計測点抽出手段、グループ設定手段、推定手段を備えたものである。このうち計測間隔算出手段は、連続する２つの計測点の計測時刻に基づいて２点間の計測間隔を求める手段であり、着目計測点抽出手段は、計測間隔が間隔閾値を超える２つの計測点を着目計測点として抽出する手段である。またグループ設定手段は、点間距離が距離閾値を下回る着目計測点を集合した着目計測点グループを設定する手段であり、推定手段は、着目計測点グループの形状に基づいてその着目計測点グループに対応する計測対象の種類を推定する手段である。

本願発明の地物推定装置は、形状テーブル（地物の種類と着目計測点グループの形状によって構成されるテーブル）を記憶する形状テーブル記憶手段をさらに備えたものとすることもできる。この場合、推定手段は、グループ設定手段によって設定された着目計測点グループの形状と、形状テーブル記憶手段に記憶された着目計測点グループの形状とを照合することによって、計測対象の種類を推定する。

本願発明の地物推定装置は、着目計測点グループの形状に加え、着目計測点グループを構成する計測点の高さ情報に基づいて、計測対象の種類を推定するものとすることもできる。

本願発明の地物推定装置は、補完点設定手段をさらに備えたものとすることもできる。この補完点設定手段は、着目計測点抽出手段が抽出した２つの着目計測点の間に、１又は２以上の補完点を設定する手段である。また補完点設定手段は、計測間隔に基づいて設定する補完点の数を推定するとともに、２つの着目計測点に基づいて補完点の位置（３次元座標）を算出する。この場合、グループ設定手段は、点間距離が距離閾値を下回る着目計測点と補完点によって着目計測点グループを設定する。

本願発明の地物推定方法は、レーザー計測により得られた計測点群を用いて計測対象の種類を推定する方法であり、計測間隔算出工程と着目計測点抽出工程、表示工程、推定工程を備えた方法である。このうち計測間隔算出工程では、連続する２つの計測点の計測時刻に基づいて２点間の計測間隔を求め、着目計測点抽出工程では、計測間隔が間隔閾値を超える２つの計測点を着目計測点として抽出する。また表示工程では、着目計測点を表示手段に表示し、推定工程では、オペレーターが表示手段に表示された着目計測点を目視することによって複数の着目計測点からなる着目計測点グループに対して計測対象の種類を推定する。

本願発明の地物推定方法は、一般計測点（計測点群のうち着目計測点を除く計測点）と着目計測点をそれぞれ異なる表示色で表示手段に表示する方法とすることもできる。

本願発明の地物推定装置、及び地物推定方法には、次のような効果がある。
（１）本願発明の地物推定装置は、大量の計測点群の中から目視など人の判断を介することなく地物を抽出するとともにその種類を推定することから、人為的なミスが排除され、しかも短時間で結果を得ることができる。
（２）本願発明の地物推定方法は、欠測点の両側に位置する着目計測点を表示することから、容易かつ直感的に地物を抽出するとともにその種類を推定することができる。

（ａ）は実際のレーザー計測で得られた多数の走査線を示す平面図、（ｂ）は３本の走査線とその走査線上にある計測点を模式的に示すモデル。（ａ）は１つの欠測点の前後に取得された着目計測点を説明するモデル図、（ｂ）は２つの欠測点の前後に取得された着目計測点を説明するモデル図。本願発明の地物推定装置の主な構成を示すブロック図。本願発明の地物推定装置の主な処理の流れを示すフロー図。６つの着目計測点によって構成される着目計測点グループを模式的に示すモデル図。人孔を表す着目計測点グループを模式的に示すモデル図。地物の種類を推定する処理の流れを示すフロー図。着目計測点グループの基本形状を分類する処理の流れを示すフロー図。形状テーブルの一例を示すモデル図。本願発明の地物推定方法の主な工程の流れを示すフロー図。（ａ）は表示手段に表示された着目計測点を模式的に示すモデル図、（ｂ）は表示手段に異なる表示色で表示された一般計測点と着目計測点を模式的に示すモデル図。

本願発明の地物推定装置、及び地物推定方法の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。

１．定義
はじめに、本願発明の実施形態の例を説明するにあたって、ここで用いる用語の定義を示しておく。

（連続計測点）
既述したとおりレーザー計測は、計測対象にレーザーパルスを照射し、照射されたレーザーパルスが反射した点（計測点）の座標を取得する計測手法である。そしてＭＭＳによるレーザー計測の場合、図１（ａ）に示すように多数の走査線（スキャンライン）Ｌが描かれるようにレーザーパルスが照射され、この走査線Ｌ上では図１（ｂ）に示すように複数の計測点が得られる。図１（ｂ）では、走査線Ｌ１と走査線Ｌ２、走査線Ｌ３を示しており、それぞれ走査線Ｌ１上では計測点Ｐ１１～Ｐ１３、走査線Ｌ２上では計測点Ｐ２１～Ｐ２４、走査線Ｌ３上では計測点Ｐ３１～Ｐ３３が得られている。

レーザー計測はレーザーパルスの照射時刻と受信時刻の時間差を計測することで照射位置から計測点の距離を求めると説明したように、計測点には照射時刻や受信時刻（以下、これらを総称して「計測時刻」という。）が記録されており、そのため取得された多数の計測点は計測時刻順に並べることができる。図１（ｂ）では、走査線Ｌ１上における計測点Ｐ１１～Ｐ１３が計測時刻順に並んでおり、同様に、走査線Ｌ２上における計測点Ｐ２１～Ｐ２４や、査線Ｌ３上における計測点Ｐ３１～Ｐ３３も計測時刻順に並んでいる。便宜上ここでは、このように計測時刻順に並べたときに前後する計測点のことを「連続計測点」ということとする。例えば、計測点Ｐ１１（前）と計測点Ｐ１２（後）は連続計測点であり、計測点Ｐ２２（前）と計測点Ｐ２３（後）や、計測点Ｐ３１（前）と計測点Ｐ３２（後）も連続計測点である。

（計測間隔）
計測点は「計測時刻」という情報を具備していることから、２つの計測点を計測した時間差を求めることができる。便宜上ここでは、２つの計測点の計測時刻から得られる時間差のことを「計測間隔」、連続計測点の計測時刻から得られる時間差のことを特に「連続計測間隔」ということとする。例えば図２（ａ）では、計測点Ｐ１１（前）と計測点Ｐ１２（後）が連続計測点であり、その時間差を連続計測間隔ＭＴ１として示している。同様に、図２（ｂ）では、計測点Ｐ１３（前）と計測点Ｐ１４（後）が連続計測点であり、その時間差を連続計測間隔ＭＴ３として示している。ところで、ＭＭＳによるレーザー計測ではレーザー発射部が一定角度ずつ回転しながらレーザーを照射する。そこで、２つの計測時刻から得られる時間差に代えて、２つのレーザー照射角度から得られる「角度差」を計測間隔とすることもできる。この場合、連続計測点のレーザー照射角度から得られる角度差が連続計測間隔とされる。

（着目計測点）
レーザースキャナが単位時間に照射するレーザーパルスの数（周波数）はその機械ごとに設定されており、つまりレーザーパルスを照射する時間間隔は一定であり、また受信する時間間隔も概ね一定となる。例えばＭＭＳによるレーザー計測では３００ＫＨｚのレーザースキャナが用いられることが多く、この場合、１／３０，０００ｓｅｃ（３．３４μｓ）ごとにレーザーパルスが照射され、概ね３．３４μｓごとに反射したレーザーパルスを受信する。すなわち利用するレーザースキャナの仕様等を確認すれば、原則的な連続計測間隔はあらかじめ把握することができるわけである。

ところがレーザーパルスは、水部や、表面の凹凸が顕著な物体、反射率の低い物体、地物の境界に対しては反射しない（反射し難い）傾向にあることから、受信することができない「欠測点（計測されなかった点）」が生ずることもある。欠測点の発生を直接把握することはできないものの、このように欠測点があると連続計測間隔はレーザーパルス固有の照射間隔（例えば３．３４μｓ）を大幅に超えることとなり、結果的に欠測点の発生を推定することができる。例えば図２（ａ）では、計測点Ｐ１３（前）と計測点Ｐ１４（後）の間に１つの欠測点が生じたため、計測点Ｐ１３と計測点Ｐ１４に係る連続計測間隔ＭＴ３は、他の連続計測間隔（連続計測間隔ＭＴ１や連続計測間隔ＭＴ５など）よりも長くなっており、したがって連続計測間隔ＭＴ３の値から回数（この場合は１回）とともに欠測点の発生を推定することができる。同様に図２（ｂ）では、計測点Ｐ１３（前）と計測点Ｐ１４（後）の間に２つの欠測点が生じたため、計測点Ｐ１３と計測点Ｐ１４に係る連続計測間隔ＭＴ３は、他の連続計測間隔（連続計測間隔ＭＴ２や連続計測間隔ＭＴ４など）よりも長くなっており、したがって連続計測間隔ＭＴ３の値から回数（この場合は２回）とともに欠測点の発生を推定することができる。

便宜上ここでは、欠測点の前後に取得された計測点のことを「着目計測点ＰＳ」ということとする。ただし欠測点の発生を直接把握することができないため、具体的には連続計測間隔があらかじめ定めた閾値（以下、「間隔閾値」という。）を上回る連続計測点が「着目計測点ＰＳ」とされる。例えば図２のケースでは、計測点Ｐ１３と計測点Ｐ１４がそれぞれ着目計測点ＰＳ１と着目計測点ＰＳ２とされる。なお間隔閾値は、例えばレーザーパルス固有の照射間隔（例えば３．３４μｓ）に基づいて設定することができ、その照射間隔そのもの（つまり３．３４μｓ）を間隔閾値としたり、あるいは照射間隔に係数を乗じた値を間隔閾値としたりするなど、適宜設定するとよい。また計測点群のうち着目計測点ＰＳを除く計測点のことを便宜上ここでは「一般計測点ＰＧ」ということとする。例えば図２のケースでは、計測点Ｐ１１や計測点Ｐ１２、計測点Ｐ１５などがそれぞれ一般計測点ＰＧ１や一般計測点ＰＧ２、一般計測点ＰＧ３などとされる。

上記したとおり、連続計測間隔を把握することによって、欠測された回数（つまり、欠測点の数）を推定することができる。また、欠測点の前後にある２つの着目計測点ＰＳはその３次元座標が既知であるため、欠測点の３次元座標も推定することができる。そして欠測点の３次元座標を推定すると、これを仮想の計測点（以下、「補完点」という。）として設定することができる。例えば、２つの着目計測点ＰＳの間に３つの欠測点があると推定された場合、２つの着目計測点ＰＳ間を線分と考え、この線分を４等分する中間点の３次元座標を求め、これを補完点として設定することができる。あるいは、２つの着目計測点ＰＳと、これら着目計測点ＰＳの前後に続く複数の一般計測点ＰＧによって形成される線形に基づいて、補完点を設定することもできる。具体的には、着目計測点ＰＳと一般計測点ＰＧに基づいて、直線や曲線（カテナリー曲線や円弧、放物線など）を含む種々の線形を推定し、この線形上で２つの着目計測点ＰＳ間を等分するような中間点の３次元座標を求め、これを補完点として設定するわけである。

（点間距離）
レーザー計測によって得られた計測点には３次元座標が付与されることから、２つの計測点の距離を求めることができる。便宜上ここでは、２つの計測点の３次元座標から得られる距離のことを「点間距離」、連続計測点の３次元座標から得られる距離のことを特に「連続点間距離」ということとする。

２．地物推定装置
次に、本願発明の地物推定装置について詳しく説明する。なお、本願発明の地物推定方法は、本願発明の地物推定装置を用いて計測対象である地物の種類を推定する方法であり、したがってまずは本願発明の地物推定装置について説明し、その後に本願発明の地物推定方法について説明することとする。

図３は、本願発明の地物推定装置１００の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように本願発明の地物推定装置１００は、計測間隔算出手段１０１と着目計測点抽出手段１０２、グループ設定手段１０３、推定手段１０４を含んで構成され、さらに補完点設定手段１０５や表示手段１０６、計測点群記憶手段１０７、形状テーブル記憶手段１０８などを含んで構成することもできる。

地物推定装置１００を構成する計測間隔算出手段１０１と着目計測点抽出手段１０２、グループ設定手段１０３、推定手段１０４、補完点設定手段１０５は、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。このコンピュータ装置は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリを具備しており、さらにマウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを含むものもあり、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やサーバー、あるいはタブレット型コンピュータ（ｉＰａｄ（登録商標）など）やスマートフォンといった携帯型端末機器などによって構成することができる。

また表示手段１０６は、着目計測点ＰＳや一般計測点ＰＧなどを表示することができるものであり、例えばパーソナルコンピュータの液晶ディスプレイを利用することができる。計測点群記憶手段１０７は計測点群データを、形状テーブル記憶手段１０８は後述する形状テーブルをそれぞれ記憶するものであり、コンピュータ装置の記憶装置を利用することもできるし、そのほかデータベースサーバに構築することもできる。データベースサーバに構築する場合、ローカルなネットワーク（ＬＡＮ：ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）に置くこともできるし、インターネット経由（つまり無線通信）で保存するクラウドサーバーとすることもできる。

図４は、本願発明の地物推定装置１００の主な処理の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する処理を示し、左列にはその処理に必要な入力情報を、右列にはその処理から生まれる出力情報を示している。以下、この図を参照しながら地物推定装置１００の主な処理の流れについて説明する。

まず計測間隔算出手段１０１が計測点群記憶手段１０７から計測点群データを読み出すとともに、それぞれの計測点について計測間隔を算出する（図４のＳｔｅｐ１００）。そして着目計測点抽出手段１０２が、計測間隔と間隔閾値を照らし合わせることによって着目計測点ＰＳを抽出する（図４のＳｔｅｐ２００）。具体的には、間隔閾値を上回る計測間隔に係る連続計測点を着目計測点ＰＳとして抽出する。このとき、地物推定装置１００が補完点設定手段１０５を備えるときは、２つの着目計測点ＰＳや前後に続く複数の一般計測点ＰＧに基づいて補完点を設定することもできる。

着目計測点ＰＳが抽出されると、グループ設定手段１０３が「着目計測点グループＧＲ」を設定する（図４のＳｔｅｐ３００）。ここで着目計測点グループＧＲについて、図５を参照しながら詳しく説明する。

図５は、６つの着目計測点ＰＳによって構成される着目計測点グループＧＲを模式的に示すモデル図である。この図に示すように、接近している着目計測点ＰＳを連結しながら集合したものが着目計測点グループＧＲである。より詳しくは、点間距離があらかじめ定めた閾値（以下、「距離閾値」という。）を下回る着目計測点ＰＳどうしを連結していき、これら連結された複数の着目計測点ＰＳからなる集合が着目計測点グループである。例えば図５では、着目計測点ＰＳ１と着目計測点ＰＳ３の点間距離が距離閾値を下回る距離（以下、「接近距離ＬＡ」という。）であり、したがって着目計測点ＰＳ１と着目計測点ＰＳ３は連結される。同様に、着目計測点ＰＳ３と着目計測点ＰＳ４の点間距離と、着目計測点ＰＳ４と着目計測点ＰＳ２の点間距離、着目計測点ＰＳ４と着目計測点ＰＳ５の点間距離、着目計測点ＰＳ５と着目計測点ＰＳ６の点間距離がそれぞれ接近距離ＬＡであるため、着目計測点ＰＳ１～着目計測点ＰＳ６はすべて連結され、すなわち着計測点ＰＳ１～着目計測点ＰＳ６からなる着目計測点グループＧＲが構成される。なお図５に示すように、たとえ連続点間距離であっても接近距離ＬＡとはならないケース（着目計測点ＰＳ１と着目計測点ＰＳ２のようなケース）もある一方、連続点間距離が接近距離ＬＡではないにもかかわらず他の着目計測点ＰＳ（着目計測点ＰＳ３と着目計測点ＰＳ４）を介して連結されることによって結果的に同じ着目計測点グループＧＲ内に属することもある。

また補完点設定手段１０５によって補完点が設定されたとき、グループ設定手段１０３は着目計測点ＰＳと補完点によって着目計測点グループＧＲを設定する。つまり、着目計測点ＰＳと補完点の点間距離が接近距離ＬＡであれば、この着目計測点ＰＳと補完点を連結し、さらに補完点どうしの点間距離が接近距離ＬＡであれば、これら補完点どうしを連結することによって着目計測点グループＧＲを設定する。

本願の発明者は、着目計測点グループＧＲはレーザーパルスが反射し難い地物（水部や、表面の凹凸が顕著な物体、反射率の低い物体、地物の境界など）を示す傾向にあることを見出した。換言すれば、レーザーパルスが反射し難い地物は欠測点を生じやすく、つまり着目計測点ＰＳが抽出されやすいことから、結果的に着目計測点グループＧＲも形成されやすいわけである。例えば、図６では人孔（マンホール）蓋を表す着目計測点グループＧＲを示している。人孔蓋は、その表面に水が溜まっていることがあり、しかもその表面は凹凸形状であるため、レーザーパルスが反射し難い地物の一つである。そのほか、オフィスビルや自動車のガラス窓、その表示が変更可能な可変式標識（特に、可変式道路標識）、比較的高層の建築物の縁部（いわゆる、スカイライン）などは、着目計測点ＰＳが抽出されやすく、すなわち着目計測点グループＧＲが形成されやすい。

着目計測点グループＧＲが設定されると、推定手段１０４がその着目計測点グループＧＲに対応する地物の種類を推定する（図４のＳｔｅｐ４００）。以下、地物の種類を推定する処理について図７を参照しながら詳しく説明する。

まず着目計測点グループＧＲの基本形状を分類する（図７のＳｔｅｐ４１０）。より詳しくは、図８に示すように着目計測点グループＧＲを線形状か面形状、立体形状のいずれかに分類する。着目計測点グループＧＲを構成する着目計測点ＰＳが、例えば線で近似できるときは「線形状」と判定し（図８のＳｔｅｐ４１１）、線で近似できないが図６のように平面で近似できるときは「面形状」と判定し（図８のＳｔｅｐ４１２）、線や平面で近似できないときは「立体形状」と判定する。なお線や平面で近似する手法に関しては、従来用いられている種々の手法を採用することができる。

着目計測点グループＧＲの基本形状を分類すると、着目計測点グループＧＲの外形の形状を推定する（図７のＳｔｅｐ４２０）。例えば、「線形状」に分類されるケースでは所定の曲線（例えば、カテナリー曲線）を求め、図６（ｂ）に示す「面形状」に分類されるケースでは所定の平面形状（例えば円形）を求める。なお外形の形状を求める手法に関しては、従来用いられている種々の手法を採用することができる。

着目計測点グループＧＲの外形の形状を推定すると、その外形形状に係る寸法を算出する。（図７のＳｔｅｐ４３０）。このとき、着目計測点グループＧＲの基本形状が線形状であるときはその外形形状に係る長さを求め、着目計測点グループＧＲの基本形状が面形状であるときはその外形形状に係る面積を求め、着目計測点グループＧＲの基本形状が立体形状であるときはその外形形状に係る体積を求めるとよい。また、外形形状に係る寸法に加え、その高さ情報も抽出するとよい（図７のＳｔｅｐ４４０）。

着目計測点グループＧＲの基本形状と外形形状、その外形形状に係る寸法や高さ情報が得られると、その着目計測点グループＧＲに対応する地物の種類を決定する（図４のＳｔｅｐ４５０）。より詳しくは、推定手段１０４が形状テーブル記憶手段１０８から形状テーブルを読み出すとともに、着目計測点グループＧＲに係る各種情報と形状テーブルを照らし合わせることによって地物の種類を決定する。

形状テーブルは、少なくとも「地物の種類」と「着目計測点グループの形状」を含むレコードによって構成されるデータテーブルであって、レコードにはそのほか外形形状に係る寸法や高さ情報を含むこともできる。また「着目計測点グループの形状」は、着目計測点グループＧＲの基本形状とすることもできるし、その外形形状とすることもできるし、基本形状及び外形形状とすることもできる。

例えば、図９に示す形状テーブルが設定されている場合、着目計測点グループＧＲの基本形状が線形状、外形形状が曲線、長さが１２ｍ、設置高さが路面から３ｍ以上であれば、この着目計測点グループＧＲの種類は「電線」と推定される。また着目計測点グループＧＲの基本形状が面状形状、外形形状が円形、面積が０．３ｍ２、設置高さが路面付近であれば、この着目計測点グループＧＲの種類は「人孔蓋」と推定される。

３．地物推定方法
続いて、本願発明の地物推定方法ついて図１０を参照しながら説明する。なお、本願発明の地物推定方法は、ここまで説明した地物推定装置１００を用いて地物の種類を推定する方法であり、したがって地物推定装置１００で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の地物推定方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「２．地物推定装置」で説明したものと同様である。もちろんあらかじめ定義した用語は、ここの説明でも適用される。

図１０は、本願発明の地物推定方法の主な工程の流れを示すフロー図である。この図に示すように、はじめにレーザー計測を行い対象範囲の計測点群を取得する（図１０のＳｔｅｐ１０）。計測点群を取得すると、オペレーターが地物推定装置１００の計測間隔算出手段１０１を操作することによってそれぞれの計測点について計測間隔を算出し（図１０のＳｔｅｐ２０）、さらにオペレーターが地物推定装置１００の着目計測点抽出手段１０２を操作することによって着目計測点ＰＳを抽出する（図１０のＳｔｅｐ３０）。このとき、地物推定装置１００が補完点設定手段１０５を備えるときは、２つの着目計測点ＰＳや前後に続く複数の一般計測点ＰＧに基づいて補完点を設定することもできる。

着目計測点ＰＳを抽出すると、図１１（ａ）に示すようにその着目計測点ＰＳは表示手段１０６に表示される（図１０のＳｔｅｐ４０）。このとき、着目計測点ＰＳとともに一般計測点ＰＧを表示手段１０６に表示することもできるし、さらに図１１（ｂ）に示すように一般計測点ＰＧ「黒色」とし着目計測点ＰＳは「赤色」とするなどそれぞれ表示色を変えて表示することもできる。なお図１１（ｂ）では便宜上、一般計測点ＰＧを「淡い色」で、着目計測点ＰＳ」を「濃い色」で表している。また補完点設定手段１０５によって補完点が設定されているときは、この補完点も表示手段１０６に表示するとよい。この補完点は、着目計測点ＰＳと同色（例えば、赤色）で表示してもよいし、着目計測点ＰＳや一般計測点ＰＧとは異なる表示色（例えば、「水色」）で表示してもよい。

着目計測点ＰＳが表示手段１０６に表示されると、オペレーターが表示手段１０６に表示された着目計測点ＰＳを目視することによって着目計測点グループＧＰを認識するとともに、オペレーターの判断によって着目計測点グループＧＰに対して地物の種類を推定する（図１０のＳｔｅｐ５０）。あるいは、オペレーターが地物推定装置１００のグループ設定手段１０３を操作することによって着目計測点グループＧＰを設定し、さらにオペレーターが地物推定装置１００の推定手段１０４を操作することによって地物の種類を推定することもできる。

本願発明の地物推定装置、及び地物推定方法は、標識や信号機、植樹といった道路施設のほか、電柱や建物、斜面などの様々な地物の種類を推定する場合に利用することができる。本願発明によれば、地物の空間情報を好適に提供し、ひいては社会インフラの高度な維持管理につながることを考えれば、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。

１００本願発明の地物推定装置
１０１計測間隔算出手段
１０２着目計測点抽出手段
１０３グループ設定手段
１０４推定手段
１０５補完点設定手段
１０６表示手段
１０７計測点群記憶手段
１０８形状テーブル記憶手段
ＧＲ着目計測点グループ
Ｌ走査線
ＬＡ接近距離
ＭＴ計測間隔
ＰＧ一般計測点
ＰＳ着目計測点

Claims

レーザー計測により得られた計測点の集合である計測点群を用いて、計測対象の種類を推定する装置において、
連続する２つの計測点の計測時刻に基づいて、２点間の計測間隔を求める計測間隔算出手段と、
前記計測間隔が、あらかじめ定めた間隔閾値を超える２つの計測点を着目計測点として抽出する着目計測点抽出手段と、
点間距離があらかじめ定めた距離閾値を下回る前記着目計測点を集合した着目計測点グループを設定するグループ設定手段と、
前記着目計測点グループの形状に基づいて、該着目計測点グループに対応する計測対象の種類を推定する推定手段と、を備え、
前記間隔閾値は、前記レーザー計測に用いられるレーザースキャナから照射されるレーザーパルス固有の照射間隔に基づいて定められた、
ことを特徴とする地物推定装置。
地物の種類と、前記着目計測点グループの形状と、によって構成される形状テーブルを記憶する形状テーブル記憶手段を、さらに備え、
前記推定手段は、前記グループ設定手段によって設定された前記着目計測点グループの形状と、前記形状テーブル記憶手段に記憶された前記着目計測点グループの形状と、を照合することによって、計測対象の種類を推定する、
ことを特徴とする請求項１記載の地物推定装置。
前記推定手段は、前記着目計測点グループの形状と、前記着目計測点グループを構成する前記計測点の高さ情報と、に基づいて計測対象の種類を推定する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の地物推定装置。
前記着目計測点抽出手段が抽出した２つの前記着目計測点の間に、１又は２以上の補完点を設定する補完点設定手段を、さらに備え、
前記補完点設定手段は、前記計測間隔に基づいて設定する前記補完点の数を推定するとともに、２つの前記着目計測点に基づいて該補完点の位置を算出し、
前記グループ設定手段は、点間距離が前記距離閾値を下回る前記着目計測点と前記補完点によって前記着目計測点グループを設定する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の地物推定装置。
レーザー計測により得られた計測点の集合である計測点群を用いて、計測対象の種類を推定する方法において、
連続する２つの計測点の計測時刻に基づいて、２点間の計測間隔を求める計測間隔算出工程と、
前記計測間隔が、あらかじめ定めた間隔閾値を超える２つの計測点を着目計測点として抽出する着目計測点抽出工程と、
前記着目計測点を表示手段に表示する表示工程と、
オペレーターが前記表示手段に表示された前記着目計測点を目視することによって、複数の前記着目計測点からなる着目計測点グループに対して計測対象の種類を推定する推定工程と、を備え、

前記間隔閾値は、前記レーザー計測に用いられるレーザースキャナから照射されるレーザーパルス固有の照射間隔に基づいて定められた、
ことを特徴とする地物推定方法。
前記表示工程では、前記計測点群のうち前記着目計測点を除く一般計測点を前記表示手段に表示するとともに、該一般計測点と前記着目計測点が異なる表示色で表示される、
ことを特徴とする請求項５記載の地物推定方法。