特許 6892657 地図評価装置、地図評価方法および地図評価プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6892657

(24)【登録日】2021年6月1日

(45)【発行日】2021年6月23日

(54)【発明の名称】地図評価装置、地図評価方法および地図評価プログラム

(51)【国際特許分類】

   G09B 29/00 20060101AFI20210614BHJP

   G09B 29/10 20060101ALI20210614BHJP

   G06T 7/35 20170101ALI20210614BHJP

【ＦＩ】

   G09B29/00 Z

   G09B29/10 A

   G06T7/35

【請求項の数】8

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2020-41141(P2020-41141)

(22)【出願日】2020年3月10日

【審査請求日】2020年3月10日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、産学共創プラットフォーム共同研究推進プログラム「人と知能機械との協奏メカニズム解明と協奏価値に基づく新しい社会システムを構築するための基盤技術の創出」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(73)【特許権者】

【識別番号】593154436

【氏名又は名称】アイサンテクノロジー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】599002043

【氏名又は名称】学校法人 名城大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】二宮 芳樹

(72)【発明者】

【氏名】竹内 栄二朗

(72)【発明者】

【氏名】橘川 雄樹

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 直人

(72)【発明者】

【氏名】豊田 奈美江

(72)【発明者】

【氏名】村上 拓也

(72)【発明者】

【氏名】目黒 淳一

【審査官】 目黒 大地

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０２０−０３４４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１８／２２１４５５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｂ２３／００−２９／１４

Ｇ０１Ｃ２１／００−２１／３６、２３／００−２５／００

Ｇ０８Ｇ１／００−９９／００

Ｇ０６Ｔ７／００−７／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す第１地図データと、三次元座標を示す座標点の集合により前記対象領域の三次元形状を表し前記第１地図データと同一の第２地図データとの一致度を表す評価関数が収束するように、前記第１地図データに対して前記第２地図データを移動させて、前記第２地図データと前記第１地図データとが整合するときの位置として、前記評価関数が収束した収束位置を出力するように構成された収束整合部と、
位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、前記収束整合部に前記第２地図データの前記第１地図データへの整合を実行させることにより、複数の前記初期探索位置のそれぞれに対応する前記収束位置を取得するように構成された収束位置取得部と、
前記収束位置取得部により取得された複数の前記収束位置の空間分布に基づいて、前記第１地図データの信頼度を評価するための評価指標を算出するように構成された指標算出部と
を備える地図評価装置。

【請求項2】

請求項１に記載の地図評価装置であって、
前記指標算出部は、複数の前記初期探索位置のそれぞれについて、対応する前記収束位置が、前記第２地図データが前記第１地図データに対して位置ズレのない正解の位置である中心位置に一致している場合には成功であり、前記中心位置に一致していない場合には失敗であると判断し、前記成功の数と、前記失敗の数とに基づいて、前記評価指標を算出する地図評価装置。

【請求項3】

請求項２に記載の地図評価装置であって、
前記指標算出部は、複数の前記初期探索位置のそれぞれについて、前記初期探索位置と前記中心位置との間の距離に応じて、前記評価指標に対する寄与を変化させる地図評価装置。

【請求項4】

三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す第１地図データと、三次元座標を示す座標点の集合により前記対象領域の三次元形状を表し前記第１地図データと同一または異なる第２地図データとの一致度を表す評価関数が収束するように、前記第１地図データに対して前記第２地図データを移動させて、前記第２地図データと前記第１地図データとが整合するときの位置として、前記評価関数が収束した収束位置を出力するように構成された収束整合部と、
位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、前記収束整合部に前記第２地図データの前記第１地図データへの整合を実行させることにより、複数の前記初期探索位置のそれぞれに対応する前記収束位置を取得するように構成された収束位置取得部と、
前記収束位置取得部により取得された複数の前記収束位置の空間分布に基づいて、前記第１地図データの信頼度を評価するための評価指標を算出するように構成された指標算出部と、
前記第１地図データが表す前記対象領域の範囲に含まれるように予め設定された複数の初期変換位置のそれぞれへ前記第２地図データを移動させ、複数の前記初期変換位置のそれぞれについて、前記第２地図データと前記第１地図データとのデータ一致度を算出することにより、前記データ一致度と複数の前記初期変換位置との対応関係を示す一致度分布を生成するように構成された一致度分布生成部と、
前記一致度分布においてピークが連続しているピーク連続方向を特定するように構成されたピーク方向特定部と、
前記ピーク方向特定部による特定結果に基づいて、前記空間分布における前記収束位置が前記ピーク連続方向に沿って連続する影響を前記評価指標から低減した統合評価指標を算出するように構成された統合指標算出部と
を備える地図評価装置。

【請求項5】

三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す第１地図データと、三次元座標を示す座標点の集合により前記対象領域の三次元形状を表し前記第１地図データと同一の第２地図データとの一致度を表す評価関数が収束するように、前記第１地図データに対して前記第２地図データを移動させて、前記第２地図データと前記第１地図データとが整合するときの位置として、前記評価関数が収束した収束位置を出力する収束整合手順と、
位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、前記収束整合手順に前記第２地図データの前記第１地図データへの整合を実行させることにより、複数の前記初期探索位置のそれぞれに対応する前記収束位置を取得する収束位置取得手順と、
前記収束位置取得手順により取得された複数の前記収束位置の空間分布に基づいて、前記第１地図データの信頼度を評価するための評価指標を算出する指標算出手順と
を備える地図評価方法。

【請求項6】

三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す第１地図データと、三次元座標を示す座標点の集合により前記対象領域の三次元形状を表し前記第１地図データと同一または異なる第２地図データとの一致度を表す評価関数が収束するように、前記第１地図データに対して前記第２地図データを移動させて、前記第２地図データと前記第１地図データとが整合するときの位置として、前記評価関数が収束した収束位置を出力する収束整合手順と、
位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、前記収束整合手順に前記第２地図データの前記第１地図データへの整合を実行させることにより、複数の前記初期探索位置のそれぞれに対応する前記収束位置を取得する収束位置取得手順と、
前記収束位置取得手順により取得された複数の前記収束位置の空間分布に基づいて、前記第１地図データの信頼度を評価するための評価指標を算出する指標算出手順と、
前記第１地図データが表す前記対象領域の範囲に含まれるように予め設定された複数の初期変換位置のそれぞれへ前記第２地図データを移動させ、複数の前記初期変換位置のそれぞれについて、前記第２地図データと前記第１地図データとのデータ一致度を算出することにより、前記データ一致度と複数の前記初期変換位置との対応関係を示す一致度分布を生成する一致度分布生成手順と、
前記一致度分布においてピークが連続しているピーク連続方向を特定するように構成されたピーク方向特定手順と、
前記ピーク方向特定手順による特定結果に基づいて、前記空間分布における前記収束位置が前記ピーク連続方向に沿って連続する影響を前記評価指標から低減した統合評価指標を算出する統合指標算出手順と
を備える地図評価方法。

【請求項7】

コンピュータを、
三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す第１地図データと、三次元座標を示す座標点の集合により前記対象領域の三次元形状を表し前記第１地図データと同一の第２地図データとの一致度を表す評価関数が収束するように、前記第１地図データに対して前記第２地図データを移動させて、前記第２地図データと前記第１地図データとが整合するときの位置として、前記評価関数が収束した収束位置を出力するように構成された収束整合部、
位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、前記収束整合部に前記第２地図データの前記第１地図データへの整合を実行させることにより、複数の前記初期探索位置のそれぞれに対応する前記収束位置を取得するように構成された収束位置取得部、及び、
前記収束位置取得部により取得された複数の前記収束位置の空間分布に基づいて、前記第１地図データの信頼度を評価するための評価指標を算出するように構成された指標算出部
として機能させるための地図評価プログラム。

【請求項8】

コンピュータを、
三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す第１地図データと、三次元座標を示す座標点の集合により前記対象領域の三次元形状を表し前記第１地図データと同一または異なる第２地図データとの一致度を表す評価関数が収束するように、前記第１地図データに対して前記第２地図データを移動させて、前記第２地図データと前記第１地図データとが整合するときの位置として、前記評価関数が収束した収束位置を出力するように構成された収束整合部、
位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、前記収束整合部に前記第２地図データの前記第１地図データへの整合を実行させることにより、複数の前記初期探索位置のそれぞれに対応する前記収束位置を取得するように構成された収束位置取得部、
前記収束位置取得部により取得された複数の前記収束位置の空間分布に基づいて、前記第１地図データの信頼度を評価するための評価指標を算出するように構成された指標算出部、
前記第１地図データが表す前記対象領域の範囲に含まれるように予め設定された複数の初期変換位置のそれぞれへ前記第２地図データを移動させ、複数の前記初期変換位置のそれぞれについて、前記第２地図データと前記第１地図データとのデータ一致度を算出することにより、前記データ一致度と複数の前記初期変換位置との対応関係を示す一致度分布を生成するように構成された一致度分布生成部、
前記一致度分布においてピークが連続しているピーク連続方向を特定するように構成されたピーク方向特定部、及び、
前記ピーク方向特定部による特定結果に基づいて、前記空間分布における前記収束位置が前記ピーク連続方向に沿って連続する影響を前記評価指標から低減した統合評価指標を算出するように構成された統合指標算出部
として機能させるための地図評価プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、地図データを評価する地図評価装置、方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

自動運転用の高精度地図の導入が始まっており、自動運転用地図は、自動運転を差別化するためのアイテムとして重要になってきている。非特許文献１には、自車両の位置推定を、高精度三次元地図データと、車載ＬｉＤＡＲのスキャンデータとのＮＤＴスキャンマッチングにより行うことが記載されている。ＮＤＴは、Normal Distribution Transformの略である。

【0003】

自動運転用地図データを活用するためには、自動運転用地図データの精度、信頼性および鮮度などを評価する必要があり、評価手法の確立が急務となっている。
従来、オンラインで地図データと照合することにより自動運転者の位置推定を行う際に、収束性を、収束計算のヘシアン行列から推定する方法や、位置偏差を与えた状態からの収束位置の安定性から判断する方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【非特許文献1】橘川 雄樹、外４名、「自動運転実証実験：位置推定精度の検証」、国際交通安全学会誌、vol. 42, No. 2, pp. 48-53、［online］、平成２９年１０月、［平成３１年２月１８日検索］、インターネット＜URL: http://www.iatss.or.jp/common/pdf/publication/iatss-review/42-2-06.pdf＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、地図全体にわたって事前に地図データの信頼性を評価する手法は知られていない。
本開示は、地図全体にわたって事前に地図データの信頼性を評価することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、収束整合部と、収束位置取得部と、指標算出部とを備える地図評価装置である。
収束整合部は、第１地図データと、第２地図データとの一致度を表す評価関数が収束するように、第１地図データに対して第２地図データを移動させて、第２地図データと第１地図データとが整合するときの位置として、評価関数が収束した位置を出力するように構成される。第１地図データは、三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す。第２地図データは、三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表し第１地図データと同一または異なる。

【0007】

収束位置取得部は、位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、収束整合部に第２地図データの第１地図データへの整合を実行させることにより、複数の初期探索位置のそれぞれに対応する収束位置を取得するように構成される。

【0008】

指標算出部は、収束位置取得部により取得された複数の収束位置の空間分布に基づいて、第１地図データの信頼度を評価するための評価指標を算出するように構成される。
このように構成された本開示の地図評価装置は、対象領域の三次元形状を表す地図データに対して上記信頼度を評価するための評価指標を算出することができ、地図データの対象領域全体にわたって事前に地図データの信頼性を評価することができる。

【0009】

本開示の一態様では、指標算出部は、複数の初期探索位置のそれぞれについて、対応する収束位置が、第２地図データが第１地図データに対して位置ズレのない正解の位置である中心位置に一致している場合には成功であり、中心位置に一致していない場合には失敗であると判断し、成功の数と、失敗の数とに基づいて、評価指標を算出するようにしてもよい。これにより、本開示の地図評価装置は、成功の数が多いほど信頼度が高くなり、失敗の数が多いほど信頼度が低くなるように、評価指標を算出することができる。

【0010】

本開示の一態様では、指標算出部は、複数の初期探索位置のそれぞれについて、初期探索位置と中心位置との間の距離に応じて、評価指標に対する寄与を変化させるようにしてもよい。一般的に位置ズレは正解位置を中心にピークを持つ分布となるため、位置ズレの分布を考慮した評価指標と考えられる。これにより、本開示の地図評価装置は、上記距離が長いほど評価指標に対する寄与が小さくなり、上記距離が短いほど評価指標に対する寄与が大きくなるように、評価指標を算出することができる。

【0011】

本開示の一態様では、一致度分布生成部と、第１主成分算出部と、統合指標算出部とを備えるようにしてもよい。
一致度分布生成部は、第１地図データが表す対象領域の範囲に含まれるように予め設定された複数の初期変換位置のそれぞれへ第２地図データを移動させ、複数の初期変換位置のそれぞれについて、第２地図データと第１地図データとのデータ一致度を算出することにより、データ一致度と複数の初期変換位置との対応関係を示す一致度分布を生成するように構成される。

【0012】

ピーク方向特定部は、一致度分布においてピークが連続しているピーク連続方向を特定するように構成される。
統合指標算出部は、ピーク方向特定部による特定結果に基づいて、空間分布における収束位置がピーク連続方向に沿って連続する影響を評価指標から低減した統合評価指標を算出するように構成される。

【0013】

これにより、本開示の地図評価装置は、収束位置がピーク連続方向に沿って連続することに起因する影響を低減して地図データの信頼性を評価することができる。
本開示の別の態様は、収束整合手順と、収束位置取得手順と、指標算出手順とを備える地図評価方法である。

【0014】

収束整合手順は、第１地図データと、第２地図データとの一致度を表す評価関数が収束するように、第１地図データに対して第２地図データを移動させて、第２地図データと第地図データとが整合するときの位置として、評価関数が収束した位置を出力する。

【0015】

収束位置取得手順は、位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、収束整合手順に第２地図データの第１地図データへの整合を実行させることにより、複数の初期探索位置のそれぞれに対応する収束位置を取得する。

【0016】

指標算出手順は、収束位置取得手順により取得された複数の収束位置の空間分布に基づいて、第１地図データの信頼度を評価するための評価指標を算出する。
本開示の別の態様は、一致度分布生成手順と、第１主成分算出手順と、統合指標算出手順とを備えるようにしてもよい。

【0017】

一致度分布生成手順は、第１地図データが表す対象領域の範囲に含まれるように予め設定された複数の初期変換位置のそれぞれへ第２地図データを移動させ、複数の初期変換位置のそれぞれについて、第２地図データと第１地図データとのデータ一致度を算出することにより、データ一致度と複数の初期変換位置との対応関係を示す一致度分布を生成する。

【0018】

ピーク方向特定手順は、一致度分布においてピークが連続しているピーク連続方向を特定する。
統合指標算出手順は、ピーク方向特定手順による特定結果に基づいて、空間分布における収束位置がピーク連続方向に沿って連続する影響を評価指標から低減した統合評価指標を算出する。

【0019】

本開示の地図評価方法は、本開示の地図評価装置にて実行される方法であり、当該方法を実行することで、本開示の地図評価装置と同様の効果を得ることができる。
本開示の更に別の態様は、コンピュータを、収束整合部、収束位置取得部、及び、指標算出部として機能させるための地図評価プログラムである。

【0020】

本開示の更に別の態様は、コンピュータを、更に、一致度分布生成部、第１主成分算出部、及び、統合指標算出部として機能させるようにしてもよい。
本開示の地図評価プログラムによって制御されるコンピュータは、本開示の地図評価装置の一部を構成することができ、本開示の地図評価装置と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】地図評価装置の構成を示すブロック図である。

【図2】地図評価処理を示すフローチャートである。

【図3】特徴が多い場所の対象地図データを表す画像である。

【図4】特徴が多い場所の入力スキャンデータを表す画像である。

【図5】地図に誤差がある場所の対象地図データを表す画像である。

【図6】地図に誤差がある場所の入力スキャンデータを表す画像である。

【図7】地形に連続性がある場所の対象地図データを表す画像である。

【図8】地形に連続性がある場所の入力スキャンデータを表す画像である。

【図9】特徴が多い場所におけるＮＤＴスキャンマッチングの結果を示す図である。

【図10】地図に誤差がある場所におけるＮＤＴスキャンマッチングの結果を示す図である。

【図11】地形に連続性がある場所におけるＮＤＴスキャンマッチングの結果を示す図である。

【図12】信頼性が「良」および「不良」であるマッチング結果を示す図である。

【図13】計測データ評価装置の構成を示すブロック図である。

【図14】地図評価処理を示すフローチャートである。

【図15】位置精度が高い場所の計測データを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果を示す図である。

【図16】位置精度が低い場所の計測データを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果を示す図である。

【図17】地物に連続性がある場所の計測データを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果を示す図である。

【図18】位置精度が高い場所の計測データを用いたＴＰ分布を示す図である。

【図19】位置精度が低い場所の計測データを用いたＴＰ分布を示す図である。

【図20】地物に連続性がある場所の計測データを用いたＴＰ分布を示す図である。

【図21】収束点と第１固有ベクトルの傾きとの距離の算出方法を説明する図である。

【図22】地物に連続性がある場所の計測データの統合評価指標を示す図である。

【図23】三次元点群の位置精度が低く且つ地物の連続性がある場所の計測データの統合評価指標を示す図である。

【図24】評価に用いた計測データを示す図である。

【図25】計測データの評価結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

［第１実施形態］
以下に本開示の第１実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の地図評価装置１は、図１に示すように、表示部１１と、操作入力部１２と、データ記憶部１３と、データ入出力部１４と、制御部１５とを備える。

【0023】

表示部１１は、図示しない表示装置を備え、表示装置の表示画面に各種画像を表示する。
操作入力部１２は、図示しないキーボードおよびマウスを介して使用者が行った入力操作を特定するための入力操作情報を出力する。

【0024】

データ記憶部１３は、各種データを記憶するための記憶装置である。
データ入出力部１４は、有線または無線で接続された外部機器との間でデータの入出力を行う。

【0025】

制御部１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリ等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成される。マイクロコンピュータの各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、ＣＰＵが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、制御部１５を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。

【0026】

次に、制御部１５が実行する地図評価処理の手順を説明する。地図評価処理は、地図評価処理を実行するために制御部１５に記憶された地図評価プログラム２０を使用者の入力操作により起動することで実行される。なお、地図評価プログラム２０は、地図評価装置１に予めインストールされていてもよいし、記録媒体またはネットワークを介してインストールされるようにしてもよい。記録媒体としては、例えば光ディスク、磁気ディスクおよび半導体メモリなどが挙げられる。

【0027】

地図評価処理が実行されると、制御部１５は、図２に示すように、まず、評価対象となる地図（以下、対象地図）を選択するための画像（以下、対象地図選択画像）を表示部１１の表示画面に表示する。

【0028】

そしてＳ２０にて、制御部１５は、使用者により選択された対象地図を特定する対象地図特定情報が操作入力部１２から入力されたか否かを判断する。ここで、対象地図特定情報が入力されていない場合には、制御部１５は、Ｓ２０の処理を繰り返すことにより、対象地図特定情報が入力するまで待機する。そして、対象地図特定情報が入力されると、制御部１５は、Ｓ３０にて、対象地図特定情報により特定される対象地図の座標点群データ（以下、対象地図データ）と、対象地図に対応する領域を計測した例えばモービルマッピングシステム（以下、ＭＭＳ）を利用して計測した入力スキャンデータとをデータ記憶部１３から取得する。ＭＭＳは、Mobile Mapping Systemの略である。

【0029】

対象地図データおよび入力スキャンデータは、対象地図の三次元形状を表す複数地点の三次元座標の集合である。ＭＭＳでは、レーザスキャナを搭載した計測車両で対象領域を走行することにより、対象領域の座標点群を計測する。対象領域の座標点群は、計測車両の現在位置と、レーザスキャナがパルスレーザ光を照射した方向と、パルスレーザ光を照射してから反射レーザ光を検出するまでの時間に基づいて、レーザ光を反射した地点の三次元座標を計測することにより取得される。

【0030】

なお、対象地図の座標点群データおよび入力スキャンデータは、地図評価処理を開始する前に予めデータ記憶部１３に記憶される。
次にＳ４０にて、制御部１５は、複数の初期探索位置の中から、今回の地図評価処理において選択されていない初期探索位置を１つ選択する。

【0031】

そしてＳ５０にて、制御部１５は、周知のＮＤＴを用いて、Ｓ３０で取得した対象地図データと入力スキャンデータとのスキャンマッチングを行う。ＮＤＴは、Normal Distribution Transformの略である。以下、Ｓ５０で行うスキャンマッチングを、ＮＤＴスキャンマッチングという。

【0032】

ＮＤＴスキャンマッチングは、まず、対象地図の地図空間を一定の大きさのボクセルに分割に分割し、ボクセルに属する座標点群の三次元座標の平均および分散を計算することによって三次元地図を正規分布に近似する。次にＮＤＴスキャンマッチングは、入力スキャンデータの各座標点に対して、対象地図データ内の対応ボクセルとの一致度を表す評価関数を最大にする座標変換をニュートン法により算出することで、スキャンマッチングを行う。すなわち、ＮＤＴスキャンマッチングは、評価関数が収束するように、対象地図データに対して入力スキャンデータを逐次移動させて、評価関数が収束した収束位置で入力スキャンデータを対象地図データに整合させる。

【0033】

以下に、三地点でＮＤＴスキャンマッチングを実行した具体例を説明する。
図３は、特徴が多い場所の対象地図データを表す画像である。図４は、図３と同一の特徴が多い場所における入力スキャンデータを表す画像である。特徴が多い場所では、正しくスキャンマッチングができることが期待される。

【0034】

図５は、地図に誤差がある場所の対象地図データを表す画像である。図６は、図５と同一の場所における入力スキャンデータを表す画像である。地図に誤差がある場所では、スキャンマッチングにおいて誤収束する可能性がある。

【0035】

図７は、地形に連続性がある場所の対象地図データを表す画像である。図８は、図７と同一の場所における入力スキャンデータを表す画像である。地形に連続性がある場所では、計測に問題はないが、誤収束する可能性がある。

【0036】

図９は、図３および図４に示す対象地図データおよび入力スキャンデータを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果を示す図である。
ＮＤＴスキャンマッチングでは、図９に示すように、対象地図データと入力スキャンデータとが一致する位置を原点とし、横方向位置をＸ軸とし、縦方向位置をＹ軸とした二次元平面が設定される。そして、この二次元平面に対して、ｘ＝−３［ｍ］からｘ＝＋３［ｍ］までの間で０．５［ｍ］毎に、且つ、ｙ＝−３［ｍ］からｙ＝＋３［ｍ］までの間で０．５［ｍ］毎に、二次元格子状に、複数の初期探索位置が設定される。但し、原点（０，０）は、初期探索位置から除外される。以下、原点（０，０）を中心点Ｐ０または中心位置という。初期探索位置は、白抜きの丸で示される。ＮＤＴスキャンマッチングにより収束した点は、黒丸で示される。この黒丸で示される位置が、収束位置である。

【0037】

図９では、例えば、（ｘ、ｙ）＝（＋１，＋３）に位置する点Ｐ１を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、正解位置である中心点Ｐ０に収束する。また、（ｘ、ｙ）＝（−３，−３）に位置する点Ｐ２を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、中心点Ｐ０に収束する。一方、（ｘ、ｙ）＝（＋３，−３）に位置する点Ｐ３を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、（ｘ、ｙ）＝（＋２．５，−２．５）の付近に位置する点Ｐ４に収束する。なお、大多数の初期探索位置について、ＮＤＴスキャンマッチングによる収束位置は中心点Ｐ０である。

【0038】

図１０は、図５および図６に示す対象地図データおよび入力スキャンデータを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果を示す図である。
図１０では、例えば、（ｘ、ｙ）＝（＋２．５，＋０）に位置する点Ｐ１１を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、中心点Ｐ０に収束する。また、（ｘ、ｙ）＝（−２，＋３）に位置する点Ｐ１２を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、中心点Ｐ０に収束する。一方、（ｘ、ｙ）＝（＋１，−３）に位置する点Ｐ１３を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、（ｘ、ｙ）＝（０，−１）の付近に位置する点Ｐ１４に収束する。また、（ｘ、ｙ）＝（＋３，＋１．５）に位置する点Ｐ１５を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、（ｘ、ｙ）＝（＋２，＋１）の付近に位置する点Ｐ１６に収束する。

【0039】

図１１は、図７および図８に示す対象地図データおよび入力スキャンデータを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果を示す図である。
図１１では、例えば、（ｘ、ｙ）＝（＋２，＋０．５）に位置する点Ｐ２１を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、中心点Ｐ０に収束する。一方、（ｘ、ｙ）＝（−１．５，−０．５）に位置する点Ｐ２２を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、（ｘ、ｙ）＝（−０．５，−２）の付近に位置する点Ｐ２３に収束する。また、（ｘ、ｙ）＝（＋０．５，−１．５）に位置する点Ｐ２４を初期探索位置としてＮＤＴスキャンマッチングを行った場合に、（ｘ、ｙ）＝（−０．５，−１）の付近に位置する点Ｐ２５に収束する。

【0040】

Ｓ５０の処理が終了すると、図２に示すように、制御部１５は、Ｓ６０にて、Ｓ５０のＮＤＴスキャンマッチングで算出された収束位置を取得する。
そしてＳ７０にて、制御部１５は、Ｓ６０で取得した収束位置が中心位置に一致しているか否かを判断する。ここで、収束位置が中心位置に一致している場合には、制御部１５は、Ｓ８０にて、成功評価値を算出する。具体的には、制御部１５は、Ｓ４０で選択した初期探索位置の横方向位置ｘおよび縦方向位置ｙを用いて、下式（１）により、成功評価値ＥＶｓを算出する。なお、下式（１）においてσ＝１である。

【0041】

【数1】

【0042】

そしてＳ９０にて、制御部１５は、成功評価積算値を算出し、Ｓ１２０に移行する。具体的には、制御部１５は、ＲＡＭに設けられた成功評価積算値ＥＳｓに格納された値と、Ｓ８０で算出された成功評価値ＥＶｓとを加算した加算値を、成功評価積算値ＥＳｓに格納する。

【0043】

一方、Ｓ７０にて、収束位置が中心位置に一致していない場合には、制御部１５は、Ｓ１００にて、失敗評価値を算出する。具体的には、制御部１５は、Ｓ４０で選択した初期探索位置の横方向位置ｘおよび縦方向位置ｙを用いて、下式（２）により、失敗評価値ＥＶｆを算出する。なお、下式（２）においてσ＝１である。

【0044】

【数2】

【0045】

そしてＳ１１０にて、制御部１５は、失敗評価積算値を算出し、Ｓ１２０に移行する。具体的には、制御部１５は、ＲＡＭに設けられた失敗評価積算値ＥＳｆに格納された値と、Ｓ１００で算出された失敗評価値ＥＶｆとを加算した加算値を、失敗評価積算値ＥＳｆに格納する。

【0046】

Ｓ１２０に移行すると、制御部１５は、Ｓ４０において全ての初期探索位置が選択されたか否かを判断する。ここで、全ての初期探索位置が選択されていない場合には、制御部１５は、Ｓ４０に移行する。一方、全ての初期探索位置が選択された場合には、制御部１５は、Ｓ１３０にて、評価指標を算出する。具体的には、下式（３）により、評価指標ＥＩを算出する。

【0047】

ＥＩ＝ ＥＳｆ／（ＥＳｓ＋ＥＳｆ） ・・・（３）
なお、図９に示すＮＤＴスキャンマッチングの結果では、評価指標ＥＩ＝０．０５であった。図１０に示すＮＤＴスキャンマッチングの結果では、評価指標ＥＩ＝２９．０１であった。図１１に示すＮＤＴスキャンマッチングの結果では、評価指標ＥＩ＝４４．２２であった。

【0048】

そしてＳ１４０にて、制御部１５は、Ｓ１３０で算出した評価指標ＥＩを、対象地図データおよび入力スキャンデータを識別する識別情報と対応付けて、例えばフラッシュメモリに記憶し、地図評価処理を終了する。

【0049】

このように構成された地図評価装置１は、対象地図データと、入力スキャンデータとの一致度を表す評価関数が収束するように、対象地図データに対して入力スキャンデータを移動させて、入力スキャンデータと対象地図データとが整合するときの位置として、評価関数が収束した位置を出力する。この計算法としてＮＤＴスキャンマッチングなどが用いられる。対象地図データは、三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す。入力スキャンデータは、計測車両に搭載されたレーザスキャナによってレーザスキャナと対象領域との間の距離を計測することにより取得されて座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す。入力スキャンデータの近似として，地図データの対象領域のデータを用いてもよい。

【0050】

地図評価装置１は、既知の位置に対して位置ズレがあった場合でも正しい位置が推定できるか否かという点から地図の信頼性を判定するために、位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、入力スキャンデータの対象地図データへの整合を実行することにより、複数の初期探索位置のそれぞれに対応する収束位置を取得する。

【0051】

地図評価装置１は、取得された複数の収束位置の空間分布に基づいて、入力スキャンデータを対象地図データに整合させることにより計測車両の位置を推定するときの信頼度を評価するための評価指標を算出する。

【0052】

このように地図評価装置１は、対象領域の三次元形状を表す対象地図データに対して上記信頼度を評価するための評価指標を算出することができ、対象地図データの対象領域全体にわたって事前に対象地図データの信頼性を評価することができる。

【0053】

例えば、地図評価装置１は、評価指標が予め設定された信頼性判定値（本実施形態では、例えば０．１）未満である場合には、信頼性が「良」であると判断し、評価指標が信頼性判定値（本実施形態では、例えば０．１）以上である場合には、信頼性が「不良」であると判断するようにしてもよい。

【0054】

図１２に示すように、信頼性が「良」であるＮＤＴスキャンマッチングの結果は、マッチング結果Ｍ１である。また、信頼性が「不良」であるＮＤＴスキャンマッチングの結果は、マッチング結果Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６である。

【0055】

マッチング結果Ｍ１では、正解の収束位置ピークのみが存在する。マッチング結果Ｍ２，Ｍ３では、正解を含む複数の収束位置ピークが規則的に分布している。マッチング結果Ｍ４では、正解ではない収束位置ピークのみが存在する。マッチング結果Ｍ５では、収束位置ピークが存在しない。マッチング結果Ｍ６では、正解を含む複数の収束位置ピークが存在するが、収束位置ピークが不規則に分布している。

【0056】

また地図評価装置１は、複数の初期探索位置のそれぞれについて、対応する収束位置が、入力スキャンデータが対象地図データに対して位置ズレのない正解の位置である中心位置に一致している場合には成功であり、中心位置に一致していない場合には失敗であると判断し、成功の数と、失敗の数とに基づいて、評価指標を算出する。これにより、地図評価装置１は、成功の数が多いほど信頼度が高くなり、失敗の数が多いほど信頼度が低くなるように、評価指標を算出することができる。

【0057】

また地図評価装置１は、複数の初期探索位置のそれぞれについて、初期探索位置と中心位置との間の距離に応じて、評価指標に対する寄与を変化させる。一般的に位置ズレは正解位置を中心にピークを持つ分布となるため、位置ズレの分布を考慮した評価指標と考えられる。これにより、地図評価装置１は、上記距離が長いほど評価指標に対する寄与が小さくなり、上記距離が短いほど評価指標に対する寄与が大きくなるように、評価指標を算出することができる。

【0058】

以上説明した実施形態において、Ｓ５０は収束整合部および収束整合手順としての処理に相当し、Ｓ４０，Ｓ６０，Ｓ１２０は収束位置取得部および収束位置取得手順としての処理に相当し、Ｓ７０〜Ｓ１１０，Ｓ１３０は指標算出部および指標算出手順としての処理に相当する。

【0059】

また、対象地図データは第１地図データに相当し、入力スキャンデータは第２地図データに相当する。
［第２実施形態］
以下に本開示の第２実施形態を図面とともに説明する。

【0060】

本実施形態の地図評価装置１０１は、図１３に示すように、表示部１１１と、操作入力部１１２と、データ記憶部１１３と、データ入出力部１１４と、制御部１１５とを備える。

【0061】

表示部１１１は、図示しない表示装置を備え、表示装置の表示画面に各種画像を表示する。操作入力部１１２は、図示しないキーボードおよびマウスを介して使用者が行った入力操作を特定するための入力操作情報を出力する。データ記憶部１１３は、各種データを記憶するための記憶装置である。データ入出力部１１４は、有線または無線で接続された外部機器との間でデータの入出力を行う。

【0062】

制御部１１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリ等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成される。マイクロコンピュータの各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、ＣＰＵが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、制御部１１５を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。

【0063】

次に、制御部１１５が実行する地図評価処理の手順を説明する。地図評価処理は、地図評価処理を実行するために制御部１１５に記憶された地図評価プログラム１２０を使用者の入力操作により起動することで実行される。なお、地図評価プログラム１２０は、地図評価装置１０１に予めインストールされていてもよいし、記録媒体またはネットワークを介してインストールされるようにしてもよい。

【0064】

地図評価処理が実行されると、制御部１１５は、図１４に示すように、まずＳ２１０にて、評価対象となる計測データ（以下、対象計測データ）を選択するための画像（以下、対象データ選択画像）を表示部１１の表示画面に表示する。

【0065】

Ｓ２２０にて、制御部１１５は、使用者により選択された対象計測データを特定する対象データ特定情報が操作入力部１１２から入力されたか否かを判断する。ここで、対象データ特定情報が入力されていない場合には、制御部１１５は、Ｓ２２０の処理を繰り返すことにより、対象データ特定情報が入力するまで待機する。そして、対象データ特定情報が入力されると、制御部１１５は、Ｓ２３０にて、対象データ特定情報により特定される計測データをデータ記憶部１１３から取得する。計測データは、所定の地点の三次元形状を表す三次元座標の集合であり、例えばＭＭＳを利用して計測される。なお、計測データは、地図評価処理を開始する前に予めデータ記憶部１１３に記憶される。

【0066】

Ｓ２４０にて、制御部１１５は、Ｓ２３０で取得した計測データをコピーして、移動用計測データを生成する。そして制御部１１５は、Ｓ２３０で取得した計測データを固定用計測データとする。

【0067】

Ｓ２５０にて、制御部１１５は、Ｓ４０と同様にして、複数の初期探索位置の中から、今回の地図評価処理において選択されていない初期探索位置を１つ選択する。
Ｓ２６０にて、制御部１１５は、Ｓ５０と同様にして、周知のＮＤＴを用いて、固定用計測データと移動用計測データとのＮＤＴスキャンマッチングを行う。

【0068】

Ｓ２７０にて、制御部１１５は、Ｓ６０と同様にして、Ｓ２６０のＮＤＴスキャンマッチングで算出された収束位置を取得する。
Ｓ２８０にて、制御部１１５は、Ｓ７０と同様にして、Ｓ２７０で取得した収束位置が中心位置に一致しているか否かを判断する。ここで、収束位置が中心位置に一致している場合には、制御部１１５は、Ｓ２９０にて、Ｓ８０と同様にして、成功評価値を算出する。

【0069】

Ｓ３００にて、制御部１１５は、Ｓ９０と同様にして、成功評価積算値を算出し、Ｓ３３０に移行する。
一方、収束位置が中心位置に一致していない場合には、制御部１１５は、Ｓ３１０にて、Ｓ１００と同様にして、失敗評価値を算出する。

【0070】

Ｓ３２０にて、制御部１１５は、Ｓ１１０と同様にして、失敗評価積算値を算出し、Ｓ３３０に移行する。
Ｓ３３０に移行すると、制御部１１５は、Ｓ２５０において全ての初期探索位置が選択されたか否かを判断する。ここで、全ての初期探索位置が選択されていない場合には、制御部１１５は、Ｓ２５０に移行する。一方、全ての初期探索位置が選択された場合には、制御部１１５は、Ｓ３４０にて、Ｓ１３０と同様にして、評価指標ＥＩを算出する。

【0071】

以下に、三地点でＮＤＴスキャンマッチングを実行した具体例を説明する。
図１５は、三次元点群の位置精度が高い場所の計測データと、この計測データを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果とを示す図である。

【0072】

図１６は、壁が二重になり位置精度が低い場所の計測データと、この計測データを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果とを示す図である。
図１７は、地物に連続性がある場所であるトンネルの計測データと、この計測データを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果とを示す図である。

【0073】

図１５に示すＮＤＴスキャンマッチングの結果では、評価指標ＥＩ＝０．３４であった。図１６に示すＮＤＴスキャンマッチングの結果では、評価指標ＥＩ＝４５．１１であった。図１７に示すＮＤＴスキャンマッチングの結果では、評価指標ＥＩ＝１．６９であった。

【0074】

具体的には、図１５における評価指標ＥＩは、０に近い値であり、三次元点群の位置精度が高いことを示している。図１６における評価指標ＥＩは、０より十分に大きい値であり、三次元点群の位置精度が低いことを示している。図１７に示すＮＤＴスキャンマッチングの結果では、道路の進行方向に沿って収束点が並んでいる。このため、評価指標ＥＩに基づいて三次元点群の位置精度を判断することは困難である。しかし、図１７に示す計測データは、三次元点群の位置精度の評価としては、良好な場所として判断されることが望ましい。

【0075】

Ｓ３４０の処理が終了すると、図１４に示すように、制御部１１５は、Ｓ３５０にて、Ｓ２４０で取得した計測データのＴＰ分布を算出する。ＴＰは、Transformation Probabilityの略である。

【0076】

ＴＰ分布では、固定用計測データと移動用計測データとが一致する位置を原点とし、横方向位置をＸ軸とし、縦方向位置をＹ軸とした二次元平面が設定される。そして、この二次元平面に対して、例えば、ｘ＝−３［ｍ］からｘ＝＋３［ｍ］までの間で０．２［ｍ］毎に、且つ、ｙ＝−３［ｍ］からｙ＝＋３［ｍ］までの間で０．２［ｍ］毎に、二次元格子状に、複数の初期変換位置が設定される。

【0077】

Ｓ３５０では、制御部１１５は、複数の初期変換位置の中から、今回の地図評価処理において選択されていない初期変換位置を１つ選択する。次に制御部１１５は、移動用計測データの原点が、選択した初期変換位置に一致するようにして、移動用計測データを移動させる。そして制御部１１５は、固定用計測データと、選択された初期変換位置へ移動した移動用計測データとの一致度を示すＴＰを算出する。これにより、選択された初期変換位置におけるＴＰが確定する。ＴＰは、固定用計測データの点群をＮＤＴにより正規分布で表現し、移動した移動用計測データの点群とで最近傍探索をすることで算出される指標であり、点群同士がどれくらい一致しているかを示す。なお、ＴＰの算出手法については、非特許文献、Martin Magnusson “The Three-Dimensional Normal-Distributions Transform an Efficient Representation for Registration, Surface Analysis, and Loop Detection”, p60:Equation 6.9, Doctoral_Thesis , 2009、等に詳述されているため、ここでは説明を省略する。但し、固定用計測データと移動用計測データとの一致度を算出する手法は、ＴＰに限定されるものではなく他の手法を用いてもよい。

【0078】

制御部１１５は、ＴＰの算出を、全ての初期変換位置において実行することによって、初期変換位置とＴＰとの対応関係を示すＴＰ分布を得る。
図１８は、図１５の計測データと、この計測データを用いたＴＰ分布とを示す図である。図１９は、図１６の計測データと、この計測データを用いたＴＰ分布とを示す図である。図２０は、図１７の計測データと、この計測データを用いたＴＰ分布とを示す図である。

【0079】

図１８に示すＴＰ分布では、計測データに地物の連続性がなく三次元点群の位置精度が高いため、ＴＰのピークが顕著に現れる。図１９に示すＴＰ分布では、計測データに地物の連続性がないものの三次元点群の位置精度が低いため、高いＴＰピークの他に低いＴＰピークも現れる。図２０に示すＴＰ分布では、計測データに地物の連続性があるため、道路の進行方向に沿ってＴＰピークが延びている。

【0080】

Ｓ３５０の処理が終了すると、図１４に示すように、制御部１１５は、Ｓ３６０にて、Ｓ３５０で算出したＴＰ分布に対して主成分分析を行い、第１固有ベクトルｖ１、第２固有ベクトルｖ２および第３固有ベクトルｖ３と、第１固有ベクトルｖ１、第２固有ベクトルｖ２および第３固有ベクトルｖ３の寄与率とを算出する。なお、寄与率が高い順に、第１固有ベクトルｖ１、第２固有ベクトルｖ２および第３固有ベクトルｖ３が設定される。

【0081】

図１８のＴＰ分布において、第１固有ベクトルｖ１、第２固有ベクトルｖ２および第３固有ベクトルｖ３の寄与率はそれぞれ、０．５５４，０．４１２および０．０３４である。

【0082】

図１９のＴＰ分布において、第１固有ベクトルｖ１、第２固有ベクトルｖ２および第３固有ベクトルｖ３の寄与率はそれぞれ、０．７４８，０．２２６および０．０２６である。

【0083】

図２０のＴＰ分布において、第１固有ベクトルｖ１、第２固有ベクトルｖ２および第３固有ベクトルｖ３の寄与率はそれぞれ、０．８１８，０．１４および０．０４３である。以下、第１固有ベクトルｖ１の寄与率を第１主成分の寄与率という。

【0084】

図１８、図１９および図２０における第１主成分の寄与率を比較すると、計測データに地物の連続性がなくＴＰピークが顕著である場合には、第１主成分の寄与率が相対的に低くなる。一方、計測データに地物の連続性がある場合には、第１主成分に対してＴＰ分布が延びている状態になるため、第１主成分の寄与率が相対的に高くなる。なお、図１９に示すように、ＴＰ分布のピークが一つではなく複数存在する場合には、主成分分析の結果に大きな影響を与えていない。以上の結果より、三次元点群間のマッチングの確からしさを示すＴＰ分布に対して主成分分析を行った分析結果を地物の連続性の指標とすることが確認できた。

【0085】

Ｓ３６０の処理が終了すると、図１４に示すように、制御部１１５は、Ｓ３７０にて、統合評価指標ＮＣＡを算出する。
具体的には、制御部１１５は、まず、第１主成分の寄与率ｚに応じて変化する関数ｇ（ｚ）を下式（３）により算出する。次に制御部１１５は、第１固有ベクトルｖ１の傾きＳＬ１を、ＸＹ成分のみを用いて算出する。

【0086】

そして制御部１１５は、図２１に示すように、ＮＤＴスキャンマッチングの結果を用いて、全ての初期探索位置のそれぞれについて、収束点と傾きＳＬ１との距離Ｌを算出し、上向き凸関数Ｈ（Ｌ）を下式（４）により算出する。なお、傾きＳＬ１は、原点（０，０）を通る直線である。

【0087】

さらに制御部１１５は、全ての初期探索位置のそれぞれについて、第１主成分の寄与率ｚと距離Ｌとに応じて変化する下向き凸関数Ｇ（Ｌ，ｚ）を下式（５）により算出する。

【数3】

【0088】

そして制御部１１５は、下式（６），（７），（８）により、統合評価指標ＮＣＡを算出する。
下式（６），（７），（８）における（ｘ，ｙ）は、初期探索位置の座標を示す。下式（６）は、初期探索位置のそれぞれについて、収束点が原点（０，０）である場合にはｆ（ｘ，ｙ）＝１であり、収束点が原点（０，０）でない場合にはｆ（ｘ，ｙ）＝０であることを示す。

【0089】

下式（７）は、二次元正規分布であり、初期探索位置が原点（０，０）付近である場合には確率が高く、初期探索位置が原点（０，０）から離れている場合には確率が低くなることを示す。

【0090】

下式（８）は、各初期探索位置におけるｆ（ｘ，ｙ）×ｈ（ｘ、ｙ）×Ｇ（Ｌ，ｚ）の総和を、各初期探索位置におけるｈ（ｘ、ｙ）の総和で除算することを示す。

【0091】

【数4】

【0092】

図２２は、図１７の計測データと、この計測データを用いたＮＤＴスキャンマッチングの結果と、この計測データを用いたＴＰ分布と、評価指標ＥＩと、統合評価指標ＮＣＡとを示す図である。

【0093】

図２３は、三次元点群の位置精度が低く且つ地物の連続性がある場所の計測データと、この計測データを用いたＴＰ分布と、評価指標ＥＩと、統合評価指標ＮＣＡとを示す図である。

【0094】

図２２に示すＴＰ分布および評価指標ＥＩより、収束性の評価のみでは，地物に連続性がある場所において、三次元点群の位置誤差を検出することは困難であったことが確認できる。一方、収束性と連続性の両方を考慮することで、指標（すなわち、統合評価指標ＮＣＡ）が小さくなり、三次元点群の位置誤差が無いことを検出することができた。

【0095】

図２３に示す計測データは三次元点群の位置誤差があるため、地物に連続性があっても統合評価指標ＮＣＡが大きくなることが望ましい。図２３に示すように、図２３に示す計測データにおける統合評価指標ＮＣＡは大きい。これは、下向き凸関数Ｇ（Ｌ，ｚ）が、評価指標ＥＩから第１主成分の方向の影響のみを低減するためである。

【0096】

従って、統合評価指標ＮＣＡは、三次元点群の位置誤差と地物の連続性の両方がある場所においても、三次元点群を評価することが可能な指標である。
Ｓ３７０の処理が終了すると、図１４に示すように、制御部１１５は、Ｓ３８０にて、Ｓ３７０で算出した統合評価指標ＮＣＡを、計測データを識別する識別情報と対応付けて、例えばフラッシュメモリに記憶し、地図評価処理を終了する。

【0097】

次に、本実施形態の地図評価装置１０１により計測データを評価した結果を示す。
図２４は、評価に用いた４つの計測データを示す図である。図２４の計測データＭＤ１，ＭＤ２，ＭＤ３，ＭＤ４は、ＭＭＳを利用して計測された。計測データＭＤ１は、三次元点群に位置ずれがない一般道のデータである。計測データＭＤ２は、三次元点群に位置ずれがない高速道路のデータである。計測データＭＤ３は、三次元点群に位置ずれがある一般道のデータである。計測データＭＤ４は、三次元点群に位置ずれがある高速道路のデータである。

【0098】

本評価で利用したパラメータを表１に示す。

【0099】

【表1】

【0100】

図２５は、計測データＭＤ１，ＭＤ２，ＭＤ３，ＭＤ４の評価結果を示す図である。この図は、第１主成分の寄与率を縦軸とし、統合評価指標ＮＣＡを横軸として、計測データＭＤ１，ＭＤ２，ＭＤ３，ＭＤ４の分布を示す。

【0101】

図２５に示すように、三次元点群に位置ずれがある計測データ（すなわち、計測データＭＤ３，ＭＤ４）では、統合評価指標ＮＣＡが大きくなる。また、地物に連続性があり且つ位置ずれがある場所の計測データ（すなわち、計測データＭＤ４）では、第一主成分の方向の影響を低減することで、「位置ずれがある場所である」と検出可能であることが確認できる。

【0102】

このように構成された地図評価装置１０１は、対象計測データと、移動用計測データとの一致度を表す評価関数が収束するように、対象計測データに対して移動用計測データを移動させて、移動用計測データと対象計測データとが整合するときの位置として、評価関数が収束した位置を出力する。対象計測データは、三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表す。移動用計測データは、三次元座標を示す座標点の集合により対象領域の三次元形状を表し対象計測データと同一である。

【0103】

地図評価装置１０１は、位置偏差を確認する範囲となる予め設定された複数の初期探索位置に対して、移動用計測データの対象計測データへの整合を実行することにより、複数の初期探索位置のそれぞれに対応する収束位置を取得する。

【0104】

地図評価装置１０１は、取得された複数の収束位置の空間分布に基づいて、対象計測データの信頼度を評価するための評価指標ＥＩを算出する。
このように地図評価装置１０１は、対象領域の三次元形状を表す対象計測データに対して上記信頼度を評価するための評価指標ＥＩを算出することができ、対象計測データの対象領域全体にわたって事前に対象計測データの信頼性を評価することができる。

【0105】

また地図評価装置１０１は、対象計測データが表す対象領域の範囲に含まれるように予め設定された複数の初期変換位置のそれぞれへ移動用計測データを移動させ、複数の初期変換位置のそれぞれについて、移動用計測データと対象計測データとのＴＰを算出することにより、ＴＰと複数の初期変換位置との対応関係を示すＴＰ分布を生成する。

【0106】

地図評価装置１０１は、ＴＰ分布においてピークが連続しているピーク連続方向を特定する。具体的には、地図評価装置１０１は、ＴＰ分布に対して主成分分析を実行して、第一主成分の方向を特定する。
地図評価装置１０１は、主成分分析により特定された第一主成分の方向に基づいて、上記の空間分布における収束位置が第１主成分の方向（すなわち、ピーク連続方向）に沿って連続する影響を評価指標ＥＩから低減した統合評価指標ＮＣＡを算出する。

【0107】

これにより、地図評価装置１０１は、収束位置が第１主成分の方向に沿って連続することに起因する影響を低減して対象計測データの信頼性を評価することができる。
以上説明した実施形態において、Ｓ２６０は収束整合部および収束整合手順としての処理に相当し、Ｓ２５０，Ｓ２７０，Ｓ３３０は収束位置取得部および収束位置取得手順としての処理に相当し、Ｓ２８０〜Ｓ３２０，Ｓ３４０は指標算出部および指標算出手順としての処理に相当する。

【0108】

また、対象計測データは第１地図データに相当し、移動用計測データは第２地図データに相当する。
また、Ｓ３５０は一致度分布生成部および一致度分布生成手順としての処理に相当し、Ｓ３６０はピーク方向特定部およびピーク方向特定手順としての処理に相当し、Ｓ３７０は統合指標算出部および統合指標算出手順としての処理に相当し、第一主成分の方向はピーク連続方向に相当する。

【0109】

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば上記第１実施形態では、ＮＤＴを用いて、計測データを地図データに整合させる形態を示したが、ＮＤＴに限定されるものではなく、評価関数が収束するように計測データを地図データに整合させる手法であればよい。

【0110】

上記実施形態では、成功の数が多いほど評価指標の値が小さくなる形態を示したが、成功の数が多いほど評価指標の値が大きくなるようにしてもよい。
上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

【0111】

上述した地図評価装置１，１０１の他、当該地図評価装置１，１０１を構成要素とするシステム、当該地図評価装置１，１０１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、地図評価方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

【符号の説明】

【0112】

１，１０１…地図評価装置、１５，１１５…制御部、２０，１２０…地図評価プログラム

【要約】

【課題】地図全体にわたって事前に地図データの信頼性を評価する。
【解決手段】本開示の地図評価装置は、収束整合部と収束位置取得部と指標算出部とを備える。収束整合部は、第１地図データと第２地図データとの一致度を表す評価関数が収束するように、第１地図データに対して第２地図データを移動させて、第２地図データと第１地図データとが整合するときの位置として、評価関数が収束した位置を出力する。収束位置取得部は、複数の初期探索位置に対して、第２地図データの第１地図データへの整合を実行させることにより、複数の初期探索位置のそれぞれに対応する収束位置を取得する。指標算出部は、取得された複数の収束位置の空間分布に基づいて、評価指標を算出する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

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【図10】

【図11】

【図12】

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【図25】