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JP7718638B2 - 3D map creation device and 3D map creation method - Google Patents
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JP7718638B2 - 3D map creation device and 3D map creation method - Google Patents

3D map creation device and 3D map creation method

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JP7718638B2
JP7718638B2 JP2022203083A JP2022203083A JP7718638B2 JP 7718638 B2 JP7718638 B2 JP 7718638B2 JP 2022203083 A JP2022203083 A JP 2022203083A JP 2022203083 A JP2022203083 A JP 2022203083A JP 7718638 B2 JP7718638 B2 JP 7718638B2
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Description

本発明は、三次元地図作成装置及び三次元地図作成方法において、三次元地図に不要な不要物を除去する装置及び方法に関する。 The present invention relates to a device and method for removing unnecessary objects from a 3D map in a 3D map creation device and 3D map creation method.

非特許文献1のように、自動運転には、高精度地図は不要であるという考え方がある。しかし、一般的に、自動運転車は搭載したカメラやLiDARなどのセンサー類で周囲の状況を認知し、他の車両や歩行者、街路樹、車線などを区別して解析した上でどのように車両を制御するか判断を下す。その際、精密な道路情報や信号・街路樹などの位置情報を備えた高精細地図とセンサーが検知した情報を統合することで、より正確に自車位置を特定することが可能になる。また、悪天候時などセンサー類のパフォーマンスが落ちた際にも効果を発揮する。 As seen in Non-Patent Document 1, there is a view that high-definition maps are not necessary for autonomous driving. However, autonomous vehicles generally use onboard cameras, LiDAR, and other sensors to recognize their surroundings, distinguishing and analyzing other vehicles, pedestrians, roadside trees, lanes, etc., before making decisions on how to control the vehicle. In this case, by integrating high-definition maps containing precise road information and position information for traffic lights, roadside trees, etc. with information detected by sensors, it becomes possible to determine the vehicle's position more accurately. This is also effective when sensor performance is reduced, such as in bad weather.

このような立場から、特許文献1に示す通り、センシング機器を用いて得られた観測データから、より高い精度で周辺の環境を推定し、占有確率を記述する占有格子地図を作成する発明が提案されている。 From this perspective, as shown in Patent Document 1, an invention has been proposed that estimates the surrounding environment with greater accuracy from observation data obtained using sensing equipment and creates an occupancy grid map that describes occupancy probability.

しかしながら、車両や人などが不要物であるか否かの判断がないため、駐車車両等は静止障害物と判断されて地図に登録されてしまうおそれがある。 However, because there is no way to determine whether vehicles, people, etc. are unwanted objects, parked vehicles, etc. may be deemed stationary obstacles and registered on the map.

また、連続して取得したカメラ画像を利用して障害物となる移動物体を見つける発明が提案されている(特許文献2)。 An invention has also been proposed that uses continuously acquired camera images to find moving objects that could become obstacles (Patent Document 2).

しかし、画像を使用する手法では、画像内の移動物体しか見つけることができない。一般的な三次元地図作成装置で用いる距離センサはカメラの画角より広範囲を計測して三次元地図を作成しているため、特許文献1では画像の画角外の不要物は除去することができず、三次元地図内に不要物が残ってしまう。また、一時的に停止している駐車車両など、連続した画像中で移動していない物体は除去することができない。 However, methods that use images can only find moving objects within the images. The distance sensors used in typical 3D map creation devices measure an area wider than the camera's field of view to create the 3D map, so Patent Document 1 is unable to remove unwanted objects outside the image's field of view, resulting in unwanted objects remaining in the 3D map. Furthermore, it is unable to remove objects that are not moving within a series of images, such as temporarily parked vehicles.

特開2017-166966Patent Publication No. 2017-166966 特開2000-123183Patent Publication No. 2000-123183

https://jidounten-lab.com/v_3dmap-autonomous-need3D地図「いる派vsいらない派」 自動運転業界の仁義なき戦い ダイナミックマップは必要?https://jidounten-lab.com/v_3dmap-autonomous-need3D Maps: "We Need It vs. We Don't" The ruthless battle in the autonomous driving industry: Are dynamic maps necessary?

自動車や移動台車に設置されたセンサを使用して時系列で周囲の物体の三次元点群を取得し、三次元地図を作成する手法が考えられる。三次元点群を地図として利用できるようにするためには、主に固定された物体の点群だけを三次元地図に含める必要がある。センサのデータ取得時には三次元地図に不要な不要物の点群も含まれて計測されてしまうため、地図から人手で点群を除去せざるを得ない。例えば、道路環境であれば駐車車両や人などが不要物となり、工場などの屋内環境であれば一時的に置かれた荷物などが不要物となる。 One possible method is to use sensors installed in cars or mobile carts to acquire 3D point clouds of surrounding objects over time and create a 3D map. In order to be able to use the 3D point cloud as a map, the 3D map needs to include only point clouds of primarily fixed objects. When sensor data is acquired, the 3D map also includes point clouds of unwanted objects, so it is necessary to manually remove the point clouds from the map. For example, in a road environment, unwanted objects include parked vehicles and people, and in an indoor environment such as a factory, unwanted objects include temporarily placed luggage.

上記に鑑み、本発明の課題は、カメラの画角外の不要物を三次元地図から除去する作業を自動化することである。 In light of the above, the objective of the present invention is to automate the process of removing unwanted objects outside the camera's field of view from a 3D map.

本発明にかかる三次元地図作成装置は、移動体に設置される、該移動体の周辺環境を示す三次元点群を取得する距離センサと、前記周辺環境のうち、画角内の環境を示す画像を取得するカメラと、前記距離センサから取得した三次元点群と前記カメラから取得した画像に基づいて三次元地図を作成する演算手段と、を有し、該演算手段が、前記画像に基づいて、前記三次元地図に不要な不要物を検出し、不要物検出結果として出力する不要物検出部と、前記演算手段の位置を推定する自己位置推定部と、前記三次元点群と前記不要物検出結果に基づいて、前記不要物が存在する可能性がある領域である不要物領域を示す不要物領域管理地図を作成する不要物領域管理地図作成部と、前記不要物領域管理地図を用いて前記三次元点群から特定の点群を除去する除去部と、前記除去部で除去されなかった点群を用いて三次元地図を作成する三次元地図作成部と、を備えることを特徴とする。これにより、カメラの画角外であっても三次元地図に不要な不要物を取り除けるようにするものである。 The three-dimensional map creation device of the present invention comprises a distance sensor installed on a mobile object that acquires a three-dimensional point cloud representing the mobile object's surrounding environment; a camera that acquires images of the surrounding environment within its angle of view; and a calculation means that creates a three-dimensional map based on the three-dimensional point cloud acquired from the distance sensor and the image acquired from the camera. The calculation means is characterized by comprising: an unwanted object detection unit that detects unwanted objects not required for the three-dimensional map based on the images and outputs the results as unwanted object detection results; a self-location estimation unit that estimates the position of the calculation means; an unwanted object area management map creation unit that creates an unwanted object area management map that indicates unwanted object areas where the unwanted objects may exist based on the three-dimensional point cloud and the unwanted object detection results; a removal unit that uses the unwanted object area management map to remove specific points from the three-dimensional point cloud; and a three-dimensional map creation unit that creates a three-dimensional map using points not removed by the removal unit. This makes it possible to remove unwanted objects that are not required for the three-dimensional map even if they are outside the camera's angle of view.

「三次元点群」とは、距離センサにより計測される周辺環境との間の距離で作成される、物体を点状に生成した三次元の集合体をいう。 "3D point cloud" refers to a three-dimensional collection of objects generated as points, created based on the distance between them and the surrounding environment measured by a distance sensor.

「カメラ」としては、三次元地図の作成に用いられる一般的なカメラが挙げられる。 "Cameras" include common cameras used to create three-dimensional maps.

「カメラの画角内」とは、カメラで周辺環境を撮影した際、実際に写る範囲を角度で表した範囲内の特定の領域である。 "Within the camera's field of view" refers to a specific area within the range, expressed in degrees, that is actually captured when the surrounding environment is photographed with a camera.

「距離センサ」は、周辺環境との間の距離を測定するセンサである。 A "distance sensor" is a sensor that measures the distance between itself and the surrounding environment.

「三次元地図に不要な不要物」とは、例えば、周辺環境のうち、人、自動車、自転車等である。 "Unnecessary objects that are not part of the 3D map" include, for example, people, cars, bicycles, etc. from the surrounding environment.

「自己位置推定部」は、三次元地図の上で演算手段の自己の位置を推定するものである。 The "self-position estimation unit" estimates the calculation means's own position on a three-dimensional map.

「前記不要物が存在する可能性がある領域」とは、不要物の存在可能性のない領域を除く特定の領域である。 "Area where unwanted matter may exist" refers to a specific area excluding areas where unwanted matter may not exist.

「不要物領域管理地図」とは、不要物と判断される点群を示す領域を管理するための地図である。 A "waste area management map" is a map for managing areas that show point clouds that are determined to be waste.

「特定の点群」とは、少なくとも、不要物領域に対応する点群である。例えば、路面領域として管理されている点群も除去することがある。 A "specific point cloud" is at least a point cloud that corresponds to an unwanted object area. For example, point clouds managed as road surface areas may also be removed.

本発明により、これまで手作業で行っていた三次元地図からの不要物除去を自動化することができる。カメラより広範囲を計測する距離センサが計測した不要物も除去することができる。 This invention makes it possible to automate the removal of unwanted objects from 3D maps, a task that has previously been done manually. It is also possible to remove unwanted objects measured by distance sensors, which measure a wider range than cameras.

不要物領域管理地図の作り方の特定の態様としては、前記不要物領域管理地図は、地図を作成する空間を格子で区切り、前記不要物検出部が、不要物が存在するとした空間にある格子を前記不要物領域として管理することを特徴とする。 A specific aspect of the method for creating an unwanted object area management map is that the space for which the map is to be created is divided into grids, and the unwanted object detection unit manages the grids in the space where unwanted objects are determined to exist as the unwanted object area.

車両や人などサイズが違うものへの対応を考慮する特定の態様としては、前記不要物領域管理地図作成部は、前記不要物検出部が検出した不要物の種類に応じて、前記不要物領域として管理する格子の数を変更することを特徴とする。 In a specific aspect that takes into account the handling of objects of different sizes, such as vehicles and people, the unwanted object area management map creation unit changes the number of grids managed as the unwanted object area depending on the type of unwanted object detected by the unwanted object detection unit.

不要物領域を使用する除去部の特定の態様としては、前記除去部は、前記不要物領域管理地図において、前記不要物領域として管理されている格子上に存在する点群を除去することを特徴とする。 A specific aspect of the removal unit that uses unnecessary object areas is that the removal unit removes point clouds that exist on grids managed as unnecessary object areas in the unnecessary object area management map.

除去する高さの範囲を設定する除去部の特定の態様としては、前記除去部は、前記不要物領域として管理した格子において、管理する点群の高さに対する高さ閾値を設定し、前記高さ閾値で示される範囲に含まれる点群を除去することを特徴とする。 A specific aspect of the removal unit that sets the height range to be removed is that the removal unit sets a height threshold for the height of the point cloud to be managed in the grid managed as the unwanted object area, and removes the point cloud that falls within the range indicated by the height threshold.

路面確定領域の特定の態様としては、前記三次元地図作成装置は、さらに、前記画像または前記三次元点群に基づいて路面を検出し、前記不要物領域管理地図作成部は、路面として検出された領域が存在する格子を路面確定領域として管理することを特徴とする。 A specific aspect of the confirmed road surface area is that the 3D map creation device further detects the road surface based on the image or the 3D point cloud, and the unnecessary object area management map creation unit manages the grid in which the area detected as the road surface exists as the confirmed road surface area.

自己位置情報を用いる特定の態様としては、前記不要物領域管理地図作成は、さらに、前記自己位置推定部が推定した時系列の自己位置をもとに、前記三次元地図作成装置が通過した空間を決定し、通過した空間が存在する格子を路面確定領域として管理することを特徴とする。 In a specific embodiment using self-location information, the unnecessary object area management map creation is further characterized in that the space through which the 3D map creation device has passed is determined based on the time-series self-location estimated by the self-location estimation unit, and the grid in which the passed space exists is managed as a determined road surface area.

路面確定領域の特定の態様として、前記不要物領域管理地図作成部が前記距離センサで取得した前記三次元点群から路面と判断する領域を決定することにより、路面を検出することを特徴とする。 As a specific example of the road surface confirmed area, the unwanted object area management map creation unit detects the road surface by determining an area that is judged to be a road surface from the 3D point cloud acquired by the distance sensor.

不要物領域を用いる除去部の特徴として、前記除去部は、前記不要物領域管理地図において、路面確定領域として管理されている格子上に存在し、指定された高さにある点群を除去することを特徴とする。 A feature of the removal unit that uses unnecessary object areas is that the removal unit removes point clouds that exist on grids managed as road surface determined areas in the unnecessary object area management map and are at a specified height.

不要物検出部の特定の態様としては、前記不要物検出部は、さらに、前記三次元点群から前記不要物を検出し、前記不要物検出結果として出力することを特徴とする。 A specific aspect of the unwanted object detection unit is that the unwanted object detection unit further detects the unwanted object from the three-dimensional point cloud and outputs the unwanted object detection result.

カメラの方が距離センサより検出性能が高いという特徴を用いる検出部の特定の態様としては、前記不要物検出部は、前記カメラの画角内は前記画像から不要物を検出し、前記カメラの画角外は前記三次元点群から前記不要物を検出することを特徴とする。 A specific aspect of the detection unit that utilizes the feature that cameras have higher detection performance than distance sensors is that the unwanted object detection unit detects unwanted objects from the image within the camera's field of view, and detects unwanted objects from the three-dimensional point cloud outside the camera's field of view.

検出した物体の種類に応じて格子サイズを変更する特定の態様としては、前記不要物領域管理地図作成部は、前記不要物検出部が検出した不要物の種類に応じて、前記不要物領域として管理する格子の大きさを変更することを特徴とする。 A specific aspect of changing the grid size depending on the type of detected object is that the unwanted object area management map creation unit changes the size of the grid managed as the unwanted object area depending on the type of unwanted object detected by the unwanted object detection unit.

表示部を持つことで得られる特定の態様としては、前記三次元地図作成装置は、さらに、道路地図と表示部を具備し、作成した前記不要物領域管理地図において、前記不要物領域として管理されている格子が示す位置を道路地図の上に表示することを特徴とする。 A specific aspect that can be achieved by having a display unit is that the 3D map creation device further comprises a road map and a display unit, and in the created unwanted object area management map, the positions indicated by the grids managed as unwanted object areas are displayed on the road map.

未計測領域を持つ特定の態様としては、前記表示部は、前記不要物領域とも前記路面確定領域ともされていない領域のうち、前記距離センサで点群が得られなかった領域を未計測領域として、前記道路地図の上に表示することを特徴とする。 A specific aspect of having unmeasured areas is that the display unit displays on the road map, as unmeasured areas, areas that are not determined as either unwanted object areas or determined road surface areas, and for which no point cloud was obtained by the distance sensor.

道路から遠い領域は自動運転には不要という特徴を用いる表示態様としては、前記表示部は、前記道路地図の上の道路から閾値と比べて短い距離にある前記未計測領域または前記不要物領域を前記道路地図の上に表示することを特徴とする。 In a display mode that utilizes the feature that areas far from roads are unnecessary for autonomous driving, the display unit displays the unmeasured areas or unnecessary object areas that are located at a distance from the road on the road map that is shorter than a threshold value on the road map.

不要物領域または未計測領域が密集していない場合は表示しない特定の態様としては、前記表示部は、前記不要物領域または前記未計測領域とされた格子の周囲に、前記不要物領域または前記未計測領域とされた格子が閾値と比べて多く存在する格子を前記道路地図の上に表示することを特徴とする。 In a specific embodiment in which unwanted object areas or unmeasured areas are not displayed if they are not densely packed, the display unit displays on the road map grids where there are more unwanted object areas or unmeasured areas around the grids that are identified as unwanted object areas or unmeasured areas than a threshold value.

本発明の三次元地図作成方法は、カメラから取得した画像から不要物を検出し、不要物検出結果を作成する不要物検出ステップと、不要物領域を示す格子が示される不要物管理地図を作成する不要物管理地図作成ステップと、前記不要物管理地図を用いて、距離センサから取得した三次元点群から不要物を示す点群を除去する不要物点群除去ステップと、不要物が除去された点群を用いて三次元地図を作成する三次元地図作成ステップと、を備える。 The three-dimensional map creation method of the present invention comprises an unwanted object detection step of detecting unwanted objects from an image acquired from a camera and creating unwanted object detection results; an unwanted object management map creation step of creating an unwanted object management map showing a grid indicating unwanted object areas; an unwanted object point cloud removal step of using the unwanted object management map to remove points indicating unwanted objects from a three-dimensional point cloud acquired from a distance sensor; and a three-dimensional map creation step of creating a three-dimensional map using the point cloud from which the unwanted objects have been removed.

本発明の実施形態1に関する構成の一例を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1に関する構成の一例を示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a configuration according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1のハードウェアの構成の一例を示したブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a hardware configuration according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1のフローチャートである。1 is a flowchart of a first embodiment of the present invention. 同じく取得した画像と投影された点群の一例を示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of an acquired image and a projected point cloud. 同じく不要物検出結果の一例を示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of an unwanted object detection result. 同じく不要物管理地図の一例を示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the unwanted object management map. 同じく不要物管理地図の一例を示した説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the unwanted object management map. 本発明の実施形態2に関する構成の一例を示したブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of a configuration according to a second embodiment of the present invention. 本発明実施形態2の表示部に表示される表示画像を説明するための説明図である。10A and 10B are explanatory diagrams for explaining a display image displayed on a display unit according to a second embodiment of the present invention. 本発明実施形態2の表示部に表示される表示画像を説明するための説明図である。10A and 10B are explanatory diagrams for explaining a display image displayed on a display unit according to a second embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態1にかかる三次元地図作成装置1及び三次元地図作成方法について図1~図8を参照して説明する。 The 3D map creation device 1 and 3D map creation method according to embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to Figures 1 to 8.

三次元地図作成装置1は、図2に示す通り、人、自動車、又は移動ロボットなどの移動体100に設置して用いられ、三次元点群110を取得する距離センサ101と、図5(A)に示す画像120を取得するカメラ102と、三次元地図に不要な不要物404を検出する不要物検出部103と、装置1の自己位置P(図7,図8参照)を推定する自己位置推定部104と、不要物404(図7参照)が存在する可能性がある領域を示す不要物領域管理地図401を作成する不要物領域管理地図作成部105と、不要物領域管理地図401を用いて距離センサ101で取得した三次元点群110から不要物404を示す点群405、505、515(図7,図8参照)を除去する除去部106と、除去部106で除去されなかった点群を用いて三次元地図を作成する三次元地図作成部107と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the three-dimensional map creation device 1 is installed on a moving object 100 such as a person, an automobile, or a mobile robot, and includes a distance sensor 101 that acquires a three-dimensional point cloud 110, a camera 102 that acquires an image 120 shown in FIG. 5(A), an unwanted object detection unit 103 that detects unwanted objects 404 that are not required for the three-dimensional map, a self-position estimation unit 104 that estimates the self-position P of the device 1 (see FIGS. 7 and 8), an unwanted object area management map creation unit 105 that creates an unwanted object area management map 401 that indicates areas where unwanted objects 404 (see FIG. 7) may exist, a removal unit 106 that uses the unwanted object area management map 401 to remove point clouds 405, 505, 515 (see FIGS. 7 and 8) that indicate unwanted objects 404 from the three-dimensional point cloud 110 acquired by the distance sensor 101, and a three-dimensional map creation unit 107 that creates a three-dimensional map using the point clouds not removed by the removal unit 106.

距離センサ101は、三次元地図作成装置1の周囲の物体までの距離を計測することで周辺環境の物体の形状を示す三次元点群110を取得して、不要物領域管理地図作成部105、除去部106へ情報を出力するものである。距離センサ101として、例えば、レーザー距離計測器がある。例えば、測定物との距離をレーザー光が往復する時間から求めるLiDAR(Light Detection and Ranging)」のように、TOF(TiМe of Flight)方式等の各種の具体例が挙げられる。 The distance sensor 101 measures the distance to objects around the 3D map creation device 1, acquires a 3D point cloud 110 that indicates the shapes of objects in the surrounding environment, and outputs the information to the unwanted object area management map creation unit 105 and the removal unit 106. An example of a distance sensor 101 is a laser distance measuring device. Specific examples include TOF (Time of Flight) methods, such as LiDAR (Light Detection and Ranging), which calculates the distance to an object from the time it takes for laser light to travel back and forth.

カメラ102は画像120(図5参照)を取得し、不要物検出部103へ画像120を出力する。距離センサ101が取得した三次元点群110を画像120上に投影できるように、三次元点群110の取得範囲とカメラ102の画角403のうち少なくとも一部が重なるようにカメラ102と、距離センサ101と、を移動体100に設置する。例えば、距離センサ101が三次元地図作成装置1全周囲の三次元点群110を取得し、カメラ102が、移動体100と三次元地図作成装置1を移動させる方向にむけて設置される構成が挙げられる。三次元点群110が示している図2は、距離センサ101がある時刻で取得した点群ではなく、すべての時刻の点群をまとめて地図として完成された点群である。以下の説明では、この実施形態でいう三次元点群110は、ある時刻での点群を示し、図2の右下の限定された環境に対応する三次元点群であるので、その意味で説明する。 The camera 102 acquires an image 120 (see Figure 5) and outputs the image 120 to the unwanted object detection unit 103. To project the 3D point cloud 110 acquired by the distance sensor 101 onto the image 120, the camera 102 and distance sensor 101 are installed on the mobile object 100 so that the acquisition range of the 3D point cloud 110 overlaps at least a portion of the camera's 102 angle of view 403. For example, the distance sensor 101 acquires the 3D point cloud 110 of the entire periphery of the 3D map creation device 1, and the camera 102 is installed facing the direction in which the mobile object 100 and the 3D map creation device 1 are moving. Figure 2, which shows the 3D point cloud 110, does not represent a point cloud acquired by the distance sensor 101 at a specific time, but rather represents a point cloud created by compiling point clouds from all points at different times to form a complete map. In the following explanation, the 3D point cloud 110 in this embodiment refers to a point cloud at a specific time, corresponding to the limited environment shown in the lower right of Figure 2, and will be described in that sense.

不要物検出部103は、画像120からニューラルネットワーク等の技術を利用して不要物404を検出する。 The unwanted object detection unit 103 detects unwanted objects 404 from the image 120 using techniques such as neural networks.

自己位置推定部104は自己位置Pを推定する。例えば、GPSや電波による測定装置(図示略)を用いることができる。また、距離センサ101やカメラ102から時系列でセンサデータを取得し、時系列のデータを比較することで取得することもできる。 The self-position estimation unit 104 estimates the self-position P. For example, a GPS or a radio wave measurement device (not shown) can be used. It can also be obtained by acquiring sensor data in time series from the distance sensor 101 or camera 102 and comparing the time series data.

不要物領域管理地図作成部105では、カメラ102が取得した画像120に三次元点群110を投影した投影点群130を得て、不要物領域管理地図401、501を作成する。 The unwanted object area management map creation unit 105 obtains a projected point cloud 130 by projecting the three-dimensional point cloud 110 onto the image 120 acquired by the camera 102, and creates unwanted object area management maps 401 and 501.

ここで、三次元地図作成等を司る演算回路200の一例について図3を参照して説明する。この演算回路200は、CPU201、RAM202、ROM203、カウンタ204、タイマ205、入出力インタフェース209をバス210により相互に接続したものである。入出力インタフェース209には、距離センサ101、カメラ102、入力部211等が接続されている。CPU201が初期設定、或いは、入力情報を受けて特定の演算等を行う。 Here, an example of an arithmetic circuit 200 that controls 3D map creation, etc. will be described with reference to Figure 3. This arithmetic circuit 200 comprises a CPU 201, RAM 202, ROM 203, counter 204, timer 205, and input/output interface 209, all interconnected via a bus 210. The input/output interface 209 is connected to the distance sensor 101, camera 102, input unit 211, etc. The CPU 201 performs initial settings or specific calculations upon receiving input information.

CPU201は、各部に出力する演算情報を生成し、プログラム制御によって、演算情報を出力することで、三次元地図作成を実行する。RAM202は、三次元地図作成などのデータを一時的に読み書きするものである。ROM203に三次元地図作成などのプログラムが読み出し専用で格納されている。CPU201は、距離センサ101,カメラ102等のデータを用いて、三次元地図作成にかかる演算を実行する。プログラム制御に代えて、LSIロジック等のハードウェア制御によっても実施が可能である。 The CPU 201 generates calculation information to be output to each component and executes 3D map creation by outputting the calculation information under program control. The RAM 202 temporarily reads and writes data for 3D map creation and the like. The ROM 203 stores programs for 3D map creation and the like in read-only mode. The CPU 201 executes calculations related to 3D map creation using data from the distance sensor 101, camera 102, etc. Instead of program control, this can also be implemented by hardware control such as LSI logic.

カウンタ204は、三次元地図作成にかかるカウント値として機能するものであり、電源投入後、カウント値の初期値を「0」とし、各種入力情報を参照して、カウントの演算を行うものである。 The counter 204 functions as a count value for creating 3D maps. After power is turned on, the count value is initialized to "0" and the count is calculated by referencing various input information.

タイマ205は三次元地図作成等に関する時間演算処理等を行なうものである。 Timer 205 performs time calculations related to 3D map creation, etc.

入力部211には、マウス、キーボードなどが挙げられる。入力部211はなくてもよい。 Examples of the input unit 211 include a mouse and keyboard. The input unit 211 may be omitted.

つぎに、三次元地図作成装置1が行う不要物上の三次元点群を除去し三次元地図を作成するための三次元地図作成の処理手順について、図4のフローチャートを参照して説明する。 Next, the processing steps for creating a 3D map performed by the 3D map creation device 1 to remove 3D point clouds on unnecessary objects and create a 3D map will be explained with reference to the flowchart in Figure 4.

処理が開始されると、距離センサ101、カメラ102等からの情報を入力する(ステップ601)。 When processing begins, information from the distance sensor 101, camera 102, etc. is input (step 601).

ステップ601の処理が終了すると、不要物検出部103が不要物404を検出する(ステップ602)。 When the processing of step 601 is completed, the unwanted object detection unit 103 detects unwanted object 404 (step 602).

不要物検出ステップ602では、画像120に基づいて、不要物404を検出する。 In the unwanted object detection step 602, unwanted objects 404 are detected based on the image 120.

カメラ102のほうが距離センサ101より検出性能が高いので、不要物検出部103は、本実施形態においては、画像120から不要物404を検出しているが、進行方向に対して前方に固定されたカメラ102からは常に死角(画角403外)となる箇所等に対しては、距離センサ101で取得した三次元点群110からも不要物404を検出する構成とすることもできる。 In this embodiment, the unwanted object detection unit 103 detects unwanted objects 404 from the image 120 because the camera 102 has better detection performance than the distance sensor 101. However, for locations that are always in the blind spot (outside the angle of view 403) of the camera 102, which is fixed forward in the direction of travel, the unwanted object 404 can also be detected from the three-dimensional point cloud 110 acquired by the distance sensor 101.

不要物検出部103は入力された画像120に撮像された不要物404を検出し、図6に示す矩形で囲んだ領域を示す不要物検出結果303を不要物領域管理地図作成部105へ出力する。不要物404の検出には、例えば、ニューラルネットワークを用いることができる。ニューラルネットワークに不要物404の対象になる物体を学習させておくことで、不要物404を検出する。不要物検出結果303には画像120を入力して得られた、画像120上の不要物領域が示されている。ここでは、三次元地図に不要な不要物404として、自動車301と人302が検出されている。不要物検出部103は不要物検出結果303として、画像120上の位置だけではなく、検出した不要物404の種類を不要物領域管理地図作成部105に出力する。 The unwanted object detection unit 103 detects unwanted objects 404 captured in the input image 120 and outputs the unwanted object detection result 303, which indicates the area surrounded by the rectangle shown in Figure 6, to the unwanted object area management map creation unit 105. A neural network, for example, can be used to detect unwanted objects 404. Unwanted objects 404 can be detected by having the neural network learn the objects that are the target of unwanted objects 404. The unwanted object detection result 303 indicates the unwanted object area on image 120 obtained by inputting image 120. Here, a car 301 and a person 302 have been detected as unwanted objects 404 that are not needed on the three-dimensional map. The unwanted object detection unit 103 outputs not only the location on image 120 but also the type of detected unwanted object 404 as the unwanted object detection result 303 to the unwanted object area management map creation unit 105.

また、不要物検出部103はニューラルネットワークに路面領域も学習させて、画像120上の路面領域も、不要物領域管理地図作成部105に出力する。 The unwanted object detection unit 103 also trains the neural network to learn road surface areas, and outputs the road surface areas on the image 120 to the unwanted object area management map creation unit 105.

ステップ602の処理が終了すると、処理はステップ603に進み、不要物領域管理地図作成部105は、不要物領域管理地図401の作成を行う(ステップ603)。 When the processing of step 602 is completed, processing proceeds to step 603, where the unnecessary object area management map creation unit 105 creates the unnecessary object area management map 401 (step 603).

不要物領域管理地図401は、図7に示す通り、三次元地図を作成する空間を格子で区切り、不要物検出部103が、不要物404が存在するとした空間にある格子406を不要物領域Uとして管理する。 As shown in Figure 7, the unnecessary object area management map 401 divides the space in which the three-dimensional map is to be created into grids, and the unnecessary object detection unit 103 manages the grids 406 in the space in which unnecessary objects 404 are determined to exist as unnecessary object areas U.

不要物領域管理地図作成部105は、図7に示す通り、三次元地図を作成する範囲の空間を格子で区切り、ある時刻tにおいて、格子状の空間について不要物404が存在する可能性があるか否かを管理する不要物領域管理地図401を作成する。図8は時刻tよりも後の、ある時刻t+1において、三次元地図作成装置1が管理している不要物領域管理地図501の一例である。 As shown in Figure 7, the unnecessary object area management map creation unit 105 divides the space within which the three-dimensional map is to be created into a grid, and creates an unnecessary object area management map 401 that manages whether unnecessary object 404 may exist in the grid-like space at a certain time t. Figure 8 shows an example of an unnecessary object area management map 501 managed by the three-dimensional map creation device 1 at a certain time t+1, after time t.

図5(A)、図6において、カメラ102の画角403に不要物404として、自動車301や人302が撮像されている。図7に示す通り、不要物領域管理地図作成部105は、まず、三次元点群110から投影点群130を作成し、不要物404に含まれる三次元点群405を抽出する。次に、自己位置推定部104が推定した自己位置Pと三次元点群405の位置から、三次元点群405が存在する格子406の位置を計算する。計算された位置にある格子を、不要物領域管理地図作成部105は不要物404が存在する可能性がある格子406として管理する。 In Figures 5(A) and 6, a car 301 and a person 302 are captured as unwanted objects 404 within the angle of view 403 of the camera 102. As shown in Figure 7, the unwanted object area management map creation unit 105 first creates a projected point cloud 130 from the three-dimensional point cloud 110 and extracts the three-dimensional point cloud 405 contained in the unwanted object 404. Next, the position of the grid 406 in which the three-dimensional point cloud 405 exists is calculated from the self-position P estimated by the self-position estimation unit 104 and the position of the three-dimensional point cloud 405. The unwanted object area management map creation unit 105 manages the grid at the calculated position as the grid 406 in which the unwanted object 404 may exist.

不要物領域管理地図作成部105は、同じ不要物404から得られている点群において、点群の中央等から閾値以上に離れている点群については、点群405の代表値に基づいて排除し、不要物404の存在可能性がある格子としないこともできる。代表値の選び方は、各点群405までの距離の中央値や平均値、最短距離を選ぶ。また、不要物検出部103から不要物404の種類が得られている場合、不要物404の種類に応じて代表値を選ぶこともできる。例えば、人302として検出された場合は短く、自動車301として検出された場合は長くする。例えば、図5(A)(B)の右端の自動車において、矩形の領域に含まれる背景の点群は、自動車301に比べて遠い位置にあるため、この矩形に含まれる点群の距離の平均値などの代表値を出して、代表値より閾値以上に遠い点は除去はしないし、除去しなかった点群を含んでいる格子は不要物領域として管理しない。 The unwanted object area management map creation unit 105 can eliminate point clouds obtained from the same unwanted object 404 that are farther away from the center of the point cloud, etc., than a threshold value, based on the representative value of the point cloud 405, and not treat them as grids where unwanted object 404 may exist. The representative value can be selected by selecting the median, average, or shortest distance to each point cloud 405. Furthermore, if the type of unwanted object 404 is obtained from the unwanted object detection unit 103, the representative value can also be selected according to the type of unwanted object 404. For example, if it is detected as a person 302, the value is short, and if it is detected as a car 301, the value is long. For example, for the car on the far right in Figures 5(A) and (B), the background point cloud contained in the rectangular area is located farther away than the car 301, so a representative value such as the average distance of the point cloud contained in this rectangle is calculated, and points farther away from the representative value by more than a threshold value are not removed, and grids containing point clouds that have not been removed are not managed as unwanted object areas.

不要物領域管理地図作成部105は、不要物404として管理した点群405から管理閾値と比べて近い位置にある格子を不要物404の存在可能性がある格子として管理することもできる。不要物検出部103から不要物404の種類が得られている場合、管理閾値は種類に応じて設定することもできる。例えば、人302として検出された場合は短く、自動車301として検出された場合は長くする。投影点群120では自動車301の後ろの点群は得られていないが、「自動車」という種類が分かるため、車らしい大きさの範囲の格子は不要物領域として管理するが、人の場合は短くなる。 The unwanted object area management map creation unit 105 can also manage grids that are closer than the management threshold to the point cloud 405 managed as unwanted object 404 as grids where unwanted object 404 may exist. If the type of unwanted object 404 is obtained from the unwanted object detection unit 103, the management threshold can also be set according to the type. For example, if it is detected as a person 302, the threshold is set short, and if it is detected as a car 301, the threshold is set long. Although the projected point cloud 120 does not obtain the point cloud behind car 301, the type "car" is known, so grids in the range of sizes likely to be for a car are managed as unwanted object areas, but if it is a person, the threshold is set short.

不要物領域管理地図作成部105は、距離センサ101で計測された三次元点群110からも個々の不要物404を検出し、不要物404の点群を抽出することもできる。ただし、カメラ102で取得できる画像120に投影できる範囲(画角403内)にある点群については不要物検出部103からの不要物検出結果303を優先する。 The unwanted object area management map creation unit 105 can also detect individual unwanted objects 404 from the three-dimensional point cloud 110 measured by the distance sensor 101 and extract the point cloud of the unwanted objects 404. However, for point clouds within the range that can be projected onto the image 120 acquired by the camera 102 (within the angle of view 403), the unwanted object detection result 303 from the unwanted object detection unit 103 takes priority.

不要物領域管理地図作成部105は、検出された不要物404の種類に応じて格子サイズが異なる複数の不要物領域管理地図401,501を作成することもできる。例えば、不要物404として人302と自動車301を対象とする場合、人用の不要物領域管理地図と自動車用の不要物管理地図を持たせることもでき、人用の不要物領域管理地図の格子サイズは自動車用の格子サイズよりも小さくする。 The unwanted object area management map creation unit 105 can also create multiple unwanted object area management maps 401, 501 with different grid sizes depending on the type of unwanted object 404 detected. For example, if people 302 and automobiles 301 are targeted as unwanted objects 404, it is possible to have an unwanted object area management map for people and an unwanted object area management map for automobiles, with the grid size of the unwanted object area management map for people being smaller than the grid size for automobiles.

不要物領域管理地図作成部105は、不要物検出部103が検出した不要物404の種類に応じて、不要物領域として管理する格子の数及び/又は大きさを変更することもできる。自動車301や人302などサイズが違うものへの対応を考慮するためである。 The unwanted object area management map creation unit 105 can also change the number and/or size of the grids managed as unwanted object areas depending on the type of unwanted object 404 detected by the unwanted object detection unit 103. This is to take into account the different sizes of objects such as cars 301 and people 302.

不要物領域管理地図作成部105は、不要物検出部103から路面領域(図5(A)参照)が得られている場合、路面領域に投影された点群409(図5(B)参照)が存在する格子を路面確定領域Rとして管理する。 When a road surface area (see Figure 5(A)) is obtained from the unnecessary object detection unit 103, the unnecessary object area management map creation unit 105 manages the grid containing the point cloud 409 (see Figure 5(B)) projected onto the road surface area as a determined road surface area R.

不要物領域管理地図作成部105は、三次元点群110の中で、高さが設定した閾値より低い点群を路面点群として抽出し、路面点群409(図5(B)参照)が位置する格子を路面確定領域Rとして管理することもできる。 The unnecessary object area management map creation unit 105 can extract points from the three-dimensional point cloud 110 whose height is lower than a set threshold as a road surface point cloud, and can also manage the grid in which the road surface point cloud 409 (see Figure 5 (B)) is located as a road surface determined area R.

また、不要物領域管理地図作成部105は、自己位置Pから三次元地図作成装置1、または、三次元地図作成装置1が搭載された移動体100の大きさの範囲にある格子を路面確定領域Rとして管理することができる。 In addition, the unnecessary object area management map creation unit 105 can manage, as a road surface determined area R, grids within a range from the self-position P to the size of the 3D map creation device 1 or the mobile body 100 on which the 3D map creation device 1 is mounted.

不要物領域管理地図作成部105は、自己位置推定部104が推定した時系列t、t+1の自己位置Pをもとに、三次元地図作成装置1が通過した空間を決定し、通過した空間が存在する格子を路面確定領域Rとして管理することができる。
The unnecessary object area management map creation unit 105 determines the space that the three-dimensional map creation device 1 has passed through based on the self-position P at time series t and t+1 estimated by the self-position estimation unit 104, and can manage the grid in which the passed space exists as a road surface determined area R.

三次元地図作成装置1は、上記のようにして、路面を検出し、不要物領域管理地図作成部105は、路面として検出された領域が存在する格子を路面確定領域Rとして管理する。 The three-dimensional map creation device 1 detects road surfaces as described above, and the unnecessary object area management map creation unit 105 manages the grid containing the area detected as a road surface as a road surface confirmed area R.

不要物領域管理地図作成部105は、現在取得した点群で路面確定領域Rとなる格子を計算した際に、過去に不要物404の存在可能性がある格子として管理された格子であれば、路面確定領域Rとして管理するように更新する。 When the unwanted object area management map creation unit 105 calculates the grid that will become the road surface confirmed area R using the currently acquired point cloud, if the grid was previously managed as a grid where unwanted objects 404 may exist, it updates the grid to be managed as the road surface confirmed area R.

ステップ603の処理が終了すると、処理はステップ604に進み、除去部106が不要物404の点群405等の除去の処理を行う(ステップ604)。 When the processing of step 603 is completed, the processing proceeds to step 604, where the removal unit 106 performs processing to remove the point cloud 405 of the unwanted object 404 (step 604).

ステップ604では、不要物領域管理地図401,501と不要物検出結果303を用いて、取得した三次元点群110から、不要物存在領域Uおよび路面確定領域Rとして管理されている格子上に存在する点群405を所定の基準に基づいて除去する。 In step 604, the unnecessary object area management maps 401, 501 and unnecessary object detection results 303 are used to remove points 405 that exist on the grid managed as unnecessary object presence areas U and road surface confirmation areas R from the acquired three-dimensional point cloud 110 based on predetermined criteria.

図8は図7の次の時刻t+1に作成された不要物領域管理地図501と点群の一例を示す。三次元点群505は、図8の不要物管理地図501を作成した時刻t+1において、不要物404として、新たに抽出された点群を示す。時刻t+1の不要物管理地図501は、基本的に時刻tの不要物管理地図401で管理している格子の情報を引き継ぐため、401で不要物領域U、路面領域Rとして管理されている位置にある格子はそのまま不要物領域U、路面領域Rとして管理されていることがわかる。さらに新たに抽出された点群の情報を用いることができるため、不要物領域Uとして管理される格子が増えていることもわかる。三次元点群515は、図8の不要物管理地図を作成した時刻t+1において、時刻tで不要物領域Uとして管理されている格子506、または路面確定領域Rとして管理された格子508上にあるため、除去される点群を示す。不要物管理地図501を使用することでカメラの画角403外の不要物404の点群515も除去することができる。不要物404を物体ごとに管理するのではなく、場所で管理することで、不要物の移動予測などは不要で除去できることも一つの利点である。 Figure 8 shows an example of a junk object area management map 501 and point cloud created at time t+1, the time after Figure 7. Three-dimensional point cloud 505 shows a point cloud newly extracted as junk object 404 at time t+1, when junk object management map 501 in Figure 8 was created. Since junk object management map 501 at time t+1 basically inherits the grid information managed in junk object management map 401 at time t, it can be seen that grids located in positions managed as junk object area U and road surface area R in 401 are still managed as junk object area U and road surface area R. Furthermore, because the information of the newly extracted point cloud can be used, it can also be seen that the number of grids managed as junk object area U is increasing. Three-dimensional point cloud 515 shows a point cloud that will be removed at time t+1, when junk object management map 501 in Figure 8 was created, because they are located on grid 506 managed as junk object area U at time t, or on grid 508 managed as determined road surface area R. By using the unwanted object management map 501, it is also possible to remove point clouds 515 of unwanted objects 404 outside the camera's angle of view 403. By managing unwanted objects 404 by location rather than by object, one advantage is that unwanted objects can be removed without the need to predict their movement.

三次元地図作成部107は除去部106で除去されなかった点群を時系列で重ねることで三次元地図を作成する。 The three-dimensional map creation unit 107 creates a three-dimensional map by overlaying the point clouds not removed by the removal unit 106 in chronological order.

除去部106は、不要物領域管理地図401,501において、路面確定領域Rとして管理されている格子408, 508上に存在し、指定された高さにある三次元点群を除去する。 The removal unit 106 removes the 3D point clouds that exist on the grids 408, 508 managed as the road surface determined area R in the unnecessary object area management map 401, 501 and are at the specified height.

除去部106は、また、距離センサ101で取得した三次元点群110のうち、不要物検出部103で不要物404として抽出された点群を除去する。さらに、不要物領域管理地図401,501で不要物領域Uとして管理されている格子406または路面確定領域Rとして管理されている格子上にある点群のうち、路面とされる点群の位置より高い位置にある点群を除去する。不要物領域管理地図401、501に基づいて除去する点群は、高さ閾値を設けて、路面とされる点群の位置より高く、高さ閾値と比べて低い位置にある点群を除去することもできる。高さ閾値は、格子ごとに設定することもできる。 The removal unit 106 also removes point clouds extracted as unwanted objects 404 by the unwanted object detection unit 103 from the three-dimensional point cloud 110 acquired by the distance sensor 101. Furthermore, among point clouds on grids 406 managed as unwanted object areas U on the unwanted object area management maps 401, 501 or grids managed as determined road surface areas R, point clouds located higher than the position of point clouds considered to be road surfaces are removed. A height threshold can be set for the point clouds removed based on the unwanted object area management maps 401, 501, and point clouds located higher than the position of point clouds considered to be road surfaces but lower than the height threshold can be removed. The height threshold can also be set for each grid.

ステップ604の処理が終了すると、処理はステップ605に進み、三次元地図作成を行う(ステップ605)。 Once processing in step 604 is completed, processing proceeds to step 605, where a three-dimensional map is created (step 605).

三次元地図作成を行うステップ605では、不要物404が除去された点群を用いて三次元地図を作成する。この処理が終了すると三次元地図作成処理は終了する。この処理は特定時間間隔ごとに行う。 In step 605, where a three-dimensional map is created, a three-dimensional map is created using the point cloud from which the unnecessary objects 404 have been removed. When this process is complete, the three-dimensional map creation process ends. This process is performed at specific time intervals.

本実施形態1は一例として道路環境を想定して説明するが、テーマパークや工場など、屋内環境と屋外環境が混在する環境や、小売店などの屋内環境でも同様に、不要物404として検出する対象をあらかじめ定めておくことで、不要物404を除去した三次元地図を作成することができる。 This first embodiment will be described assuming a road environment as an example, but it is also possible to create a 3D map from which unwanted objects 404 have been removed by predetermining the objects to be detected as unwanted objects 404 in environments where indoor and outdoor environments coexist, such as theme parks and factories, or in indoor environments such as retail stores.

以上の通り、本実施形態1によれば、これまで手作業で行っていた三次元地図からの不要物404の除去を自動化することができる。カメラ102より広範囲を計測する距離センサ101が計測した不要物も除去することができる。 As described above, according to this first embodiment, it is possible to automate the removal of unwanted objects 404 from a three-dimensional map, which has previously been done manually. It is also possible to remove unwanted objects measured by the distance sensor 101, which measures a wider range than the camera 102.

以下、本発明実施形態2にかかる三次元地図装置7について図9~図10を参照して説明する。実施形態2は、実施形態1の構成に、道路地図708と表示部709が加わる。実施形態1と同様の要素は700番台として記載する。 The following describes a 3D map device 7 according to a second embodiment of the present invention, with reference to Figures 9 and 10. In the second embodiment, a road map 708 and a display unit 709 are added to the configuration of the first embodiment. Elements similar to those in the first embodiment are designated by numbers in the 700 range.

三次元地図作成装置7は、実施形態1の三次元地図作成装置1と、道路地図708と、表示部709を具備し、作成した不要物領域管理地図401,501において、不要物領域Uとして管理されている格子が示す位置を道路地図708の上に表示する。 The 3D map creation device 7 includes the 3D map creation device 1 of embodiment 1, a road map 708, and a display unit 709, and displays on the road map 708 the positions indicated by the grid points managed as unwanted object areas U in the created unwanted object area management maps 401, 501.

表示部709は、さらに、不要物領域Uとも路面確定領域Rともされていない領域のうち、距離センサ701で点群が得られなかった領域を未計測領域Nとして、道路地図708の上に表示する。 The display unit 709 further displays on the road map 708, as unmeasured areas N, areas that are not classified as either unwanted object areas U or determined road surface areas R, and for which no point cloud was obtained by the distance sensor 701.

表示部709は、三次元地図作成部707が作成した三次元地図に対応する道路地図を道路地図708から取得する。道路地図は例えば道路を上空から観測した二次元の上面図で表現される。三次元地図も同様に上空からの視点で観測すると、二次元の上面図として表現することができ、道路地図と三次元地図との対応をとることができる。また、同様に三次元地図と対応がとれている不要物領域管理地図も対応をとることができる。三次元地図作成部707の座標系が道路地図708の座標系と一致している場合、対応する道路地図708は、座標をもとに取得し、座標系が一致していない場合は、別途指定した座標を用いて道路地図708を取得する。 The display unit 709 obtains from the road map 708 a road map corresponding to the three-dimensional map created by the three-dimensional map creation unit 707. A road map is represented, for example, as a two-dimensional top view of roads observed from above. Similarly, when a three-dimensional map is observed from an aerial perspective, it can be represented as a two-dimensional top view, allowing a correspondence between the road map and the three-dimensional map. Similarly, a correspondence can also be established between the unnecessary object area management map, which corresponds to the three-dimensional map. If the coordinate system of the three-dimensional map creation unit 707 matches the coordinate system of the road map 708, the corresponding road map 708 is obtained based on the coordinates; if the coordinate systems do not match, the road map 708 is obtained using separately specified coordinates.

図10を参照して説明すると、表示部709は、道路地図708上の道路803から閾値と比べて短い距離にある未計測領域Nまたは不要物存在領域を道路地図708上に表示する。道路803から遠い領域は自動運転には不要という特徴を用いている。 Referring to Figure 10, the display unit 709 displays on the road map 708 unmeasured areas N or areas containing unwanted objects that are located at a distance from the road 803 on the road map 708 that is shorter than the threshold value. This utilizes the feature that areas far from the road 803 are not necessary for autonomous driving.

表示部709は、不要物領域管理地図801と道路地図708の対応をとり、図10に示す通り、不要物領域管理地図801で不要物領域とも路面領域Rとも管理されていない格子のうち、三次元地図の点群が存在しない格子805を未計測領域Nとして管理する。表示部709は、道路地図708において、未計測領域Nとして管理された格子805と不要物領域として管理されている格子806図11参照の位置をあらかじめ指定した色で指示した画像を作成し、作成した画像を表示画像802として表示する。あらかじめ指定した色は未計測領域Nとして管理されている位置と不要物領域として管理されている位置で変更してもよい。 The display unit 709 associates the unwanted object area management map 801 with the road map 708, and as shown in FIG. 10, among the grids on the unwanted object area management map 801 that are not managed as either unwanted object areas or road surface areas R, manages grids 805 that do not contain point clouds on the three-dimensional map as unmeasured areas N. The display unit 709 creates an image in which the positions of grids 805 managed as unmeasured areas N and grids 806 managed as unwanted object areas (see FIG. 11) on the road map 708 are indicated in a pre-specified color, and displays the created image as the display image 802. The pre-specified color may be changed for positions managed as unmeasured areas N and positions managed as unwanted object areas.

表示画像802は、未計測領域Nとして管理された領域も含む不要物領域管理地図801と道路地図708を用いて作成された画像である。図10の例で示される表示画像802は、道路地図708に含まれている道路803や静止物804とともに、不要物領域管理地図801で不要物領域として管理されている格子の位置と未計測領域Nとして管理されている格子805の位置が異なる色で指示されている。 Display image 802 is an image created using an unwanted object area management map 801, which includes areas managed as unmeasured areas N, and road map 708. Display image 802 shown in the example of Figure 10 shows roads 803 and stationary objects 804 included in road map 708, as well as the positions of grid cells managed as unwanted object areas in unwanted object area management map 801 and the positions of grid cells managed as unmeasured areas N, indicated in different colors.

表示部709は、道路から指定された範囲で不要物領域として管理されている格子と未計測領域Nとして管理されている格子805だけを指定した色で指示することもできる。 The display unit 709 can also indicate in a specified color only the grids 805 that are managed as unwanted object areas and unmeasured areas N within a specified range from the road.

表示部709は、図11に示す通り、不要物領域Uとして管理されている格子806と未計測領域Nとして管理されている格子805のうち、周囲に不要物領域Uとして管理されている格子と未計測領域Nとして管理されている格子が閾値と比べて多い場合に、指定した色で指示することもできる。つまり、不要物領域として管理されている格子と未計測領域Nとして管理されている格子が密集している場所を指定した色で指示することもできる。これにより、再計測が必要な重点箇所を地図上で可視化することができ、三次元地図の作成をより効率化ができる。 As shown in FIG. 11, the display unit 709 can also indicate in a specified color when there are more lattices managed as unwanted object areas U and unmeasured object areas N around a lattice 806 managed as unwanted object areas U and a lattice 805 managed as unmeasured object areas N than a threshold. In other words, it can also indicate in a specified color areas where lattices managed as unwanted object areas and lattices managed as unmeasured object areas N are concentrated. This makes it possible to visualize key areas that require remeasurement on the map, making the creation of 3D maps more efficient.

表示部709は、図11に示す通り、不要物領域Uとされた格子806または未計測領域Nとされた格子805の周囲に、不要物領域Uとされた格子806または未計測領域Nとされた格子805が閾値と比べて多く存在する格子901だけを道路地図708上に表示することもできる。逆に閾値と比べて少ない格子902は表示しないことができる。 As shown in FIG. 11, the display unit 709 can also display on the road map 708 only grids 901 where there are more grids 806 designated as unwanted object areas U or grids 805 designated as unmeasured areas N around the grid 806 designated as unwanted object areas U or grids 805 designated as unmeasured areas N than a threshold value. Conversely, grids 902 where there are fewer grids than the threshold value can be hidden.

実施形態2により、実施形態1と同様の効果を奏する上、再計測を要する場所を可視化できるので、三次元地図と、道路地図を活用して、三次元地図の作成をより一層効率化し、自動運転を一層、効率化することができる。 Embodiment 2 not only achieves the same effects as embodiment 1, but also makes it possible to visualize locations that require remeasurement, thereby utilizing 3D maps and road maps to further improve the efficiency of 3D map creation and autonomous driving.

カメラ102の画角403外の不要物も除去できるので、三次元地図作成の効率向上を図ることにより、自動運転などの発展に貢献し、産業上の利用価値は大である。 By being able to remove unwanted objects outside the field of view 403 of the camera 102, the system can improve the efficiency of creating 3D maps, contributing to the development of autonomous driving and other technologies, and is of great industrial value.

1 三次元地図作成装置
7 三次元地図作成装置
100 移動体
101 距離センサ
102 カメラ
103 不要物検出部
104 自己位置推定部
105 不要物領域管理地図作成部
106 除去部
107 三次元地図作成部
110 三次元点群
120 画像
130 投影点群
200 演算回路
301 自動車
302 人
303 不要物検出結果
401 不要物領域管理地図
403 画角
404 不要物
405 三次元点群
406 格子
407 路面
408 格子
409 点群
505 点群
515 点群
501 不要物領域管理地図
502 点群
506 格子
707 三次元地図作成部
709 表示部
802 表示画像
803 道路
804 静止物
805 格子
P 自己位置
R 路面確定領域
U 不要物領域
t、t+1 時刻
1. 3D map creation device
7. 3D map creation device
100 Mobile
101 Distance Sensor
102 Camera
103 Unwanted object detection unit
104 Self-position estimation part
105 Unwanted Area Management Map Creation Department
106 Removal section
107 3D Map Creation Department
110 3D point cloud
120 images
130 Projection point cloud
200 Arithmetic circuit
301 Automobiles
302 people
303 Unwanted object detection results
401 Unwanted Area Management Map
403 angle of view
404 Unwanted items
405 3D point cloud
406 Lattice
407 Road surface
408 Lattice
409 point cloud
505 point cloud
515 point cloud
501 Unwanted Area Management Map
502 point cloud
506 Lattice
707 3D Map Creation Department
709 Display section
802 display images
803 Road
804 Stationary object
805 Lattice
P self-position
R Road surface determination area
U Unwanted area t, t+1 Time

Claims (17)

移動体に設置される、該移動体の周辺環境を示す三次元点群を取得する距離センサと、前記周辺環境のうち、画角内の環境を示す画像を取得するカメラと、前記距離センサから取得した三次元点群と前記カメラから取得した画像に基づいて三次元地図を作成する演算手段と、を有し、
該演算手段が、
前記画像に基づいて、前記三次元地図に不要な不要物を検出し、不要物検出結果として出力する不要物検出部と、
前記移動体の位置を推定する自己位置推定部と、
時系列で取得した前記三次元点群と前記不要物検出結果に基づいて、前記不要物が存在する可能性がある領域である不要物領域を示す不要物領域管理地図を作成する不要物領域管理地図作成部と、
前記不要物領域管理地図を用いて前記三次元点群から特定の点群を除去する除去部と、
前記除去部で除去されなかった点群を用いて三次元地図を作成する三次元地図作成部と、
を備えることを特徴とする三次元地図作成装置。
a distance sensor installed on a moving body for acquiring a three-dimensional point cloud representing the surrounding environment of the moving body; a camera for acquiring an image representing the surrounding environment within a field of view; and a calculation means for creating a three-dimensional map based on the three-dimensional point cloud acquired from the distance sensor and the image acquired from the camera,
The calculation means
an unwanted object detection unit that detects unwanted objects that are not required for the three-dimensional map based on the image and outputs the detected unwanted objects as unwanted object detection results;
a self-position estimation unit that estimates the position of the moving object;
an unwanted object area management map creation unit that creates an unwanted object area management map that indicates an unwanted object area that is an area where the unwanted object may exist, based on the three-dimensional point cloud acquired in time series and the unwanted object detection result;
a removal unit that removes specific points from the three-dimensional point cloud using the unnecessary object area management map;
a three-dimensional map creation unit that creates a three-dimensional map using the point cloud that was not removed by the removal unit;
A three-dimensional map creation device comprising:
前記不要物領域管理地図は、地図を作成する空間を格子で区切り、前記不要物検出部が、不要物が存在するとした空間にある格子を前記不要物領域として管理することを特徴とする請求項1記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device according to claim 1, characterized in that the unnecessary object area management map divides the space for which the map is to be created into a grid, and manages the grid in the space in which the unnecessary object detection unit determines that unnecessary objects exist as the unnecessary object area. 前記不要物領域管理地図作成部は、前記不要物検出部が検出した不要物の種類に応じて、前記不要物領域として管理する格子の数を変更することを特徴とする請求項2記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device described in claim 2, characterized in that the unnecessary object area management map creation unit changes the number of grids managed as unnecessary object areas depending on the type of unnecessary object detected by the unnecessary object detection unit. 前記除去部は、前記不要物領域管理地図において、前記不要物領域として管理されている格子上に存在する点群を除去することを特徴とする請求項2記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device according to claim 2, characterized in that the removal unit removes point clouds that exist on grids managed as the unnecessary object areas in the unnecessary object area management map. 前記除去部は、前記不要物領域として管理した格子において、管理する点群の高さに対する高さ閾値を設定し、前記高さ閾値で示される範囲に含まれる点群を除去することを特徴とする請求項4記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device according to claim 4, characterized in that the removal unit sets a height threshold for the height of the managed point cloud in the grid managed as the unnecessary object area, and removes the point cloud that falls within the range indicated by the height threshold. 前記三次元地図作成装置は、さらに、前記画像または前記三次元点群に基づいて路面を検出し、前記不要物領域管理地図作成部は、路面として検出された領域が存在する格子を路面確定領域として管理することを特徴とする請求項2記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device of claim 2, characterized in that the 3D map creation device further detects road surfaces based on the image or the 3D point cloud, and the unnecessary object area management map creation unit manages the grid containing the area detected as a road surface as a confirmed road surface area. 前記不要物領域管理地図作成部は、さらに、前記自己位置推定部が推定した時系列の自己位置をもとに、前記三次元地図作成装置が通過した空間を決定し、通過した空間が存在する格子を路面確定領域として管理することを特徴とする請求項2に記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device of claim 2, characterized in that the unnecessary object area management map creation unit further determines the space through which the 3D map creation device has passed based on the time-series self-position estimated by the self-position estimation unit, and manages the grid in which the passed space exists as a determined road surface area. 前記不要物領域管理地図作成部が前記距離センサで取得した前記三次元点群から路面と判断する領域を決定することにより、路面を検出することを特徴とする請求項6記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device described in claim 6, characterized in that the unnecessary object area management map creation unit detects road surfaces by determining areas to be judged as road surfaces from the 3D point cloud acquired by the distance sensor. 前記除去部は、前記不要物領域管理地図において、前記路面確定領域として管理されている格子上に存在し、指定された高さにある点群を除去することを特徴とする請求項6記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device according to claim 6, characterized in that the removal unit removes point clouds that exist on grids managed as road surface determined areas in the unnecessary object area management map and are at a specified height. 前記不要物検出部は、さらに、前記三次元点群から前記不要物を検出し、前記不要物検出結果として出力することを特徴とする請求項1記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device according to claim 1, characterized in that the unnecessary object detection unit further detects unnecessary objects from the 3D point cloud and outputs the unnecessary object detection result. 前記不要物検出部は、前記カメラの画角内は前記画像から不要物を検出し、前記カメラの画角外は前記三次元点群から前記不要物を検出することを特徴とする請求項10記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device according to claim 10, characterized in that the unwanted object detection unit detects unwanted objects from the image within the camera's field of view, and detects unwanted objects from the 3D point cloud outside the camera's field of view. 前記不要物領域管理地図作成部は、格子を用いて前記三次元地図の領域を管理するものであり、前記不要物検出部が検出した不要物の種類に応じて、前記不要物領域として管理する前記格子の大きさを変更することを特徴とする請求項2記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device described in claim 2, characterized in that the unnecessary object area management map creation unit manages the area of the 3D map using a grid, and changes the size of the grid managed as the unnecessary object area depending on the type of unnecessary object detected by the unnecessary object detection unit. 前記三次元地図作成装置は、格子を用いて前記三次元地図の領域を管理するものであり、さらに、道路地図と表示部を具備し、作成した前記不要物領域管理地図において、前記不要物領域として管理されている前記格子が示す位置を前記道路地図の上に表示することを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it uses a grid to manage the areas of the 3D map, and further comprises a road map and a display unit, and in the created unwanted object area management map, the positions indicated by the grid managed as unwanted object areas are displayed on the road map. 前記三次元地図作成装置は、格子を用いて前記三次元地図の領域を管理するものであり、さらに、道路地図と表示部を具備し、作成した前記不要物領域管理地図において、前記不要物領域として管理されている前記格子が示す位置を前記道路地図の上に表示すること、及び、前記表示部は、前記不要物領域とも前記路面確定領域ともされていない領域のうち、前記距離センサで点群が得られなかった領域を未計測領域として、前記道路地図の上に表示することを特徴とする請求項6又は7記載の三次元地図作成装置。 The three-dimensional map creation device according to claim 6 or 7, characterized in that the three-dimensional map creation device manages areas of the three-dimensional map using a grid, and further comprises a road map and a display unit, and in the created unnecessary object area management map, positions indicated by the grid managed as unnecessary object areas are displayed on the road map, and the display unit displays areas that are not designated as unnecessary object areas or determined road surface areas and for which no point cloud was obtained by the distance sensor as unmeasured areas on the road map. 前記表示部は、前記道路地図の上の道路から閾値と比べて短い距離にある前記未計測領域または前記不要物領域を前記道路地図の上に表示することを特徴とする請求項14記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device described in claim 14, characterized in that the display unit displays, on the road map, the unmeasured areas or the unwanted object areas that are located at a distance from the road on the road map that is shorter than a threshold value. 前記表示部は、前記不要物領域または前記未計測領域とされた格子の周囲に、前記不要物領域または前記未計測領域とされた格子が、閾値と比べて多く存在する格子を前記道路地図の上に表示することを特徴とする請求項14記載の三次元地図作成装置。 The 3D map creation device of claim 14, characterized in that the display unit displays, on the road map, grids in which the number of grids designated as unwanted object areas or unmeasured areas surrounding the grids designated as unwanted object areas or unmeasured areas is greater than a threshold value. コンピュータが以下の各ステップを実行する三次元地図作成方法であって、
カメラから取得した画像から不要物を検出し、不要物検出結果を作成する不要物検出ステップと、
距離センサから取得した三次元点群と前記不要物検出結果に基づいて、不要物領域を示す格子が示される不要物管理地図を作成する不要物管理地図作成ステップと、
前記不要物管理地図を用いて、前記距離センサから取得した三次元点群から不要物を示す点群を除去する不要物点群除去ステップと、
前記不要物点群除去ステップにおいて前記不要物を示す点群が除去された点群を用いて三次元地図を作成する三次元地図作成ステップと、
を備えた三次元地図作成方法。
A method for creating a three-dimensional map, in which a computer executes the following steps:
an unwanted object detection step of detecting unwanted objects from an image acquired from the camera and creating an unwanted object detection result;
a waste management map creation step of creating a waste management map showing a grid indicating a waste area based on the three-dimensional point cloud acquired from the distance sensor and the waste detection result ;
an unwanted object point cloud removal step of removing a point cloud indicating unwanted objects from the three-dimensional point cloud acquired from the range sensor by using the unwanted object management map;
a three-dimensional map creation step of creating a three-dimensional map using the point cloud from which the point cloud indicating the unnecessary objects has been removed in the unnecessary object point cloud removal step ;
A three-dimensional map creation method comprising:
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