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図面 (20)

課題

ノードデータリンクデータが記載されていない地図データから交通流シミュレータに入力されるネットワークデータ自動抽出可能にする交通流シミュレータを実現する。

解決手段

デジタル化されたイメージ地図データから、リンクデータ,交点データ端点データとを選択的に抽出する手段を交通流シミュレータに備える。

概要

背景

従来の交通流シミュレータとして、フロリダ大学のMcTransが米国連高速道路局(FHWA:Federal Highway Administration)のために開発した交通流シミュレーションモデルNETSIMがある。このシミュレータは、対象道路接続関係をあらわすのに、交差点ノード交差点間を結ぶ線分リンク、として記述される。このネットワークデータの入力は、人間が図面から目で読み取った地点座標数値換算し、その数値をテキストファイル形式直接入力するか、道路の形状に適合する図形を人間の目で選び入力するものである。

また、財団法人日本交通管理協会発行交通信号制御アルゴリズム評価用交通流シミュレータの取扱い説明書には、イメージスキャナーより読込んだ地図データ上に、リンクデータとノードデータを、適合する図形を人間が選んで入力することが記載されている。

また、特開平8−83044号公報には、ネットワークデータを利用した交通流シミュレータについて記載されている。このネットワークデータは、予めノードデータとリンクデータが定義されているデジタル道路地図を利用している。

また、「地図画像からの道路ネットワーク自動抽出電子情報通信学会論文誌情報・システムII−パターン処理(VOL.J82-D-II NO.11 NOVEMBER1999 pp1990-1999)には、カーナビゲーションに用いるネットワークデータを経路探索の手法を用いて自動抽出することが記載されている。

概要

ノードデータとリンクデータが記載されていない地図データから交通流シミュレータに入力されるネットワークデータを自動抽出可能にする交通流シミュレータを実現する。

デジタル化されたイメージ地図データから、リンクデータ,交点データ端点データとを選択的に抽出する手段を交通流シミュレータに備える。

目的

以上のように、本発明の目的は、ノードデータとリンクデータが定義されていない道路地図から、シミュレーションに必要なネットワークデータ(ノードデータの交点情報端点情報)を精度良く選択的に抽出することができる交通流シミュレータを提供することである。

また、本発明の他の目的はシミュレーション結果を、地図から読み取った景観とともに表示装置に表示させる手法を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
2件

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請求項1

交点データ端点データとを含むノードデータと、リンクデータと、で構成されるネットワークデータを使った交通流シミュレータであって、デジタル化されたイメージ地図データから、道路データと、景観データとを分離して抽出する手段と、前記道路データから、前記リンクデータ、前記交点データ、及び前記端点データとを選択的に抽出する手段と、抽出された該ネットワークデータを使って交通流シミュレーションを行なう手段と、そのシミュレーション結果を、前記ネットワークデータに基づいて作成される道路をあらわす画像と、車両をあらわす画像と、を使って表示装置に表示させる表示手段を設けたことを特徴とする交通流シミュレータ。

請求項2

請求項1において、抽出された前記景観データに基づいた景観と前記表示装置に表示させるシミュレーション結果とを、合成して前記表示手段に表示させる手段を有することを特徴とする交通流シミュレータ。

請求項3

交点データと端点データとを有するノードデータと、リンクデータとを含むネットワークデータを使った交通流シミュレータであって、道路の形状を特定するパターンを保持している保持手段と、その保持しているパターンと、デジタル化されているイメージ地図データの道路の形状をマッチングすることでネットワークデータを抽出する手段と、抽出された該ネットワークデータを使ってシミュレーションを行う手段と、そのシミュレーション結果を、前記ネットワークデータに基づいて作成される道路をあらわす画像と、車両をあらわす画像と、を使って表示装置に表示させる表示手段を設けたことを特徴とする交通流シミュレータ。

請求項4

ナビゲーション端末を搭載した車両の画像と、前記車両が存在する位置をあらわす地図とを表示装置に表示するナビゲーション端末において、前記地図をあらわすデータからネットワークデータを抽出する手段と、ネットワークデータに基づいて交通流シミュレーションを行なうシミュレーション手段と、シミュレーション結果を前記表示装置の地図上に表示させる手段と、を有することを特徴とするナビゲーション端末。

技術分野

0001

本発明は、交通流シミュレータに関するものである。

背景技術

0002

従来の交通流シミュレータとして、フロリダ大学のMcTransが米国連高速道路局(FHWA:Federal Highway Administration)のために開発した交通流シミュレーションモデルNETSIMがある。このシミュレータは、対象道路接続関係をあらわすのに、交差点ノード交差点間を結ぶ線分リンク、として記述される。このネットワークデータの入力は、人間が図面から目で読み取った地点座標数値換算し、その数値をテキストファイル形式直接入力するか、道路の形状に適合する図形を人間の目で選び入力するものである。

0003

また、財団法人日本交通管理協会発行交通信号制御アルゴリズム評価用交通流シミュレータの取扱い説明書には、イメージスキャナーより読込んだ地図データ上に、リンクデータとノードデータを、適合する図形を人間が選んで入力することが記載されている。

0004

また、特開平8−83044号公報には、ネットワークデータを利用した交通流シミュレータについて記載されている。このネットワークデータは、予めノードデータとリンクデータが定義されているデジタル道路地図を利用している。

0005

また、「地図画像からの道路ネットワーク自動抽出電子情報通信学会論文誌情報・システムII−パターン処理(VOL.J82-D-II NO.11 NOVEMBER1999 pp1990-1999)には、カーナビゲーションに用いるネットワークデータを経路探索の手法を用いて自動抽出することが記載されている。

発明が解決しようとする課題

0006

従来の交通流シミュレータへのネットワークデータの入力は、予めノードデータとリンクデータが定義されているデジタル道路地図を利用するか、又は手入力で行なう方法しかなかった。

0007

また、「地図画像からの道路ネットワークの自動抽出」電子情報通信学会論文誌情報・システムII−パターン処理(VOL.J82-D-II NO.11 NOVEMBER1999 pp1990−1999)には、確かに、ネットワークデータを経路探索の手法を用いて自動抽出することが記載されているが、カーナビゲーションへの利用目的でネットワークデータを抽出しているため、シミュレーション対象領域の端点を抽出することを考慮していない。すなわち、この抽出方法では、交点と端点とを選択的に抽出することを考慮しておらず、特に、端点のうち、シミュレーション対象領域の境界点の抽出を考慮していないので、シミュレーション対象領域に流入する車両の設定を行なうことができず、交通流シミュレータに利用することができない。

0008

以上のように、本発明の目的は、ノードデータとリンクデータが定義されていない道路地図から、シミュレーションに必要なネットワークデータ(ノードデータの交点情報端点情報)を精度良く選択的に抽出することができる交通流シミュレータを提供することである。

0009

また、本発明の他の目的はシミュレーション結果を、地図から読み取った景観とともに表示装置に表示させる手法を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

本発明の態様として、デジタル化されたイメージ地図データから、道路データと景観データとを分離して抽出する手段と、前記道路データから、リンクデータ、交点データ、及び端点データとを抽出する手段と、その抽出された該ネットワークデータを使ってシミュレーションを行う交通流シミュレーション手段とを備えた構成とする交通流シミュレータがある。

0011

また、他の態様としては、交点データと端点データとを有するノードデータと、リンクデータとを含むネットワークデータを使った交通流シミュレータであって、道路の形状を特定するパターンを保持している保持手段と、その保持しているパターンと、デジタル化されているイメージ地図データの道路の形状とのマッチングを行なう手段と、そのマッチングの結果、抽出された該ネットワークデータを使ってシミュレーションを行うシミュレーション手段と、そのシミュレーション結果を、前記ネットワークデータに基づいて作成される道路をあらわす画像と、車両をあらわす画像と、を使って表示装置に表示させる表示手段を設ける構成がある。

発明を実施するための最良の形態

0012

図1は本発明の一つの形態を実現するハードウエア構成を説明する図である。

0013

本発明で使用する交通流シミュレータは、デジタル化されたイメージ地図が保持されているデータベース1上のイメージ地図ファイルや、手書き地図2をあらかじめ決められたイメージファイル形式に変換するイメージ地図入力処理部3と、変換されたイメージ地図ファイルからノードデータとリンクデータを抽出する地図画像処理部4と、ノードデータとリンクデータをネットワークデータに変換するネットワークデータ変換部5と、抽出されたネットワークデータの不具合編集するネットワークデータ編集部6と、抽出されたネットワークデータと編集されたネットワークデータを保持するネットワークデータベース7と、交通流シミュレーションを行なう際に必要なパラメータが保持されるパラメータデータベース8と、景観データが保持される景観データデータベース9と、ネットワークデータをもとに、計算機上で車両の流れを模擬する交通流シミュレータ10と、シミュレーションの結果とイメージ地図データを合成して表示するアニメーション表示部11と、アニメーション表示するディスプレイ12とで構成される。

0014

次に、本形態の処理の流れを、図2を用いて説明する。

0015

まず、イメージ地図入力処理部3により、イメージ道路地図データベース1に、保存されている画像ファイル形式モノクロ256色のBMP形式変換する。手書き地図2の図面の場合は、イメージスキャナー装置により図面情報を読込んで、モノクロ256色のBMP形式に変換する(21)。

0016

ここで、変換対象となるイメージデータのファイルは、GIF/JPEG/TIFF等のビットマップイメージ形式のファイルであり、カラー/モノクロどちらでも構わない。色数についても任意である。

0017

次に、地図画像処理部4では、変換されたBMP形式のイメージファイルを読込んで、画像処理により交点データと端点データからなるノードデータを抽出し(22)、ネットワークデータ変換部5によりノードデータとリンクデータからなる道路の接続関係を定義したネットワークデータを抽出する(23)。

0018

抽出されたネットワークデータに基づく道路の画像とイメージ地図データに基づくイメージ地図を合成して表示することにより、表示画面上でネットワークデータが正しく抽出されたかを確認することができる。

0019

この結果、正しく抽出されなかった場合ネットワークデータ編集処理部6により、リンクデータやノードデータを表示画面上で追加したり削除したりすることで、所望のネットワークデータを作成する(24)。

0020

さらに、ネットワークデータ編集処理部6は、ネットワークデータのリンクデータに対して、上り下りの方向を持つレーンデータを、あらかじめ指定したレーン数をもとに、付加する。

0021

なお、付加されたレーン数が実際のレーン数と比較し、異なる場合には、レーン数の追加や削除を個別に行うことで所望のレーンデータを作成する(25)。

0022

最後に、アニメーション表示部11では、交通流シミュレータ10の処理結果を、イメージ地図データ上に重ね合わせてディスプレイ12に表示する(26)。

0023

図3に示す地図画像処理の処理フロー図4に示すイメージ地図データを例に説明する。

0024

図4に示す入力対象となるイメージ地図には、道路44,建物41,42,43,地名45,46,47がある。これらの地図は、使用するイメージファイルによって色数が異なるが、例えば、マイクロソフト社のWindowsに付属ペイントにより予め、モノクロ256色のbmp形式に変換しておくものとする。

0025

まず、図4に示すモノクロ256色のbmp形式のファイルに対して、道路とそれ以外のデータに分離するために2値化のしきい値を変化させることにより、図5に示すように道路51と、建物52,53,54のデータ(道路データと建物データ)を切出す(31)。

0026

建物データの抽出には、図5の2値化した画像をもとに、面積を有する図形に対してラベリング処理を行い、ラベリングされた各図形に対して面積フィルタ(一定の面積を有する図形を抽出し、抽出した図形を、建物をあらわす図形として定義付けるフィルタ)により一定の大きさの図形要素を抽出し、図形要素が占める画素画素数から建物かどうか判定し、図7のような建物71,72,73の外形を建物データとして抽出する。

0027

次に、切出した道路51に対し、細線化処理により図6破線62に示す道路線分データ(道路の外形を線分で表現した情報)を求める(32)。

0028

次に、求められた図6に示す細線化画像から、ノードデータを抽出する。ノードは、大きく交点と端点に分類され、交点は、いわゆる道路の分岐点(交差点,道路の合流・分岐点等の端点以外のノード)を表し、端点は(交通流シミュレーションを行なう領域の境界と道路との境界点等の)シミュレーションを行なう際の車両がその領域に出現する点を表す。又、このノードデータを抽出とは、交点データ及び端点データを抽出することを意味する。

0029

この交点データの抽出は、図8に示すように線分の合流した点をまず抽出し、その抽出した点に対して、予め保持しておいたn×nの画素パターンテンプレートとしてマッチングを行なうことで抽出する。例えば、4差路交差点の場合、図8のパターン81のように4差路交差点を簡略化したパターンで抽出し、3差路交差点の場合もパターン82のように、3差路交差点を簡略化したパターンで抽出する。

0030

なお、単純化する場合には、3×3の画素中に、4画素以上が検出された場合に交点と判断する(33)。

0031

端点データ7も交点データ同様に、図8のパターン83のように、簡略化された2画素が検出された場合に端点データとして抽出する(34)。

0032

前述の抽出によって求められた交点データ及び端点データにラベリング処理を行い、画素位置からノードデータ(ノード座標)を求めることができる(35)。

0033

リンクデータの抽出は、図6に示すように例えば交点61に対して、図9に示すように交点91を中心とした半径92の円を定義する。半径は少なくとも交点において交差する各線分が分離して抽出できる距離とする。ここで、先に定義した半径92の円と交差する線分の交点を例えば反時計回りに順に検出し、最初に見つかった交点93をもとに、中心91から交点93方向の延長上に線分探索を行い、端点94を検出することができる。これにより、交点91と端点94を結ぶリンクデータが抽出できる。同様な処理を、反時計回りに繰り返すことによりノード91とノード97を結ぶリンクと、ノード91とノード96を結ぶリンクと、ノード91とノード95を結ぶ4つのリンクデータを抽出することができる(36)。以上のような処理により、図10に示すようなノードデータとリンクデータからなるネットワークデータが抽出できる。

0034

図11は、図10のネットワークデータにおけるノード座標を格納したノードデータのデータ構造の例を示したものであり、ノード番号とノードの位置を示す(x,y)の座標値で構成される。

0035

図12は、図10のネットワークデータにおける道路の接続関係を定義したリンクデータのデータ構造の例を示したものであり、リンクデータは、リンク番号と、始点ノード番号,終点ノード番号により構成される。この他、シミュレーション上、交差点を基準に考える必要があるため、交差点(交点)における識別番号や、交差路の数,信号機設置の有無等の情報もイメージ地図データから抽出する際に付加される。

0036

図13は、図5の2値化されたイメージ地図データから抽出された建物52,53,54のデータ構造の例を示したものであり、建物の番号と、矩形座標代表点である2つの対角点と、立体表示の際の高さ情報で構成される。ここで、高さ情報に関しては予め設定した標準値の高さ情報を保持しておき、イメージ地図データからの抽出を行なう際に保持手段から読み出し、不可する。このことにより、3次元のアニメーション表示の際に立体の建物を表示することができる。また、実際の建物の高さがイメージ地図データから読み取れる場合には、設定値を個別に置換する。このことで正確な建物の表示が可能になる。

0037

図14は、抽出されたネットワークデータをイメージ地図データ上に重ね合わせて、ディスプレイに画面表示した例を示したものであり、これによりネットワークデータが正しく抽出されたかどうか画面上で確認することができる。

0038

この例では、ノード141,143とリンク142が重ねて表示することにより誤って抽出されたことが確認できる。この場合正しいデータに修正しなければならないが、図15に示すような、操作コマンドを用い例えば、ノード141と、143については、ノード削除コマンド152により削除する。実際には、コマンド操作により、図11のノード座標テーブル中の当該ノード座標111,112が削除される。同様に、リンク142の削除は、リンク削除コマンド151のコマンド操作により、図12のリンク121が削除される。

0039

ノードデータとリンクデータで構成されるネットワークデータの編集が完了すると、今度は実際に車両を走行させるために必要となるレーンデータに変換する必要がある。

0040

レーンデータのデータ構造の詳細については、特開平8−83044号「シミュレーション装置」に記載の通りであるため、ここでは前処理としてリンクデータをもとに、予め設定されたレーン数に暫定的に変換し、変換後に実際のレーン数をもとに各レーン毎のレーン数を設定する方式について説明する。図16の例は、図10の中の各リンクデータに対し、上りと下り方向それぞれ1車線の設定をすることで、図16の1レーンデータ構成のレーンデータが得られたことを示す。

0041

ここで、設定値が2の場合は、片側2車線で、3の場合は片側3車線構成というようになる。レーン数の個別の修正については、例えば、片側1レーン構成のレーンデータに対し、図17に示すようにレーンの削除の場合、図18のレーン削除操作コマンド182を選択し、図17の表示画面上の当該レーン173,174を選択することで、レーンデータの削除ができる。

0042

同様に、レーンの追加の場合には、図18のレーン追加コマンド181を選択し、図17の表示画面上の当該レーン171,172を選択することでレーンデータの追加ができる。このとき、追加あるいは削除時のレーン数は、当該レーンをマウス等のポイント指定で、押した回数によりレーン数が決まる。レーン数の表示画面についても連動して更新される。

0043

図19は、アニメーション表示処理の詳細フローを示す図である。

0044

まず、ネットワークデータを抽出する前のイメージ地図データを読込んでディスプレイ12画面上に描画し(191)、次にレーン数を考慮したネットワークデータをイメージ地図データに重ね合わせて描画する(192)。景観表示が必要な場合には、景観データを読込み同様に重ね合わせて表示する(193)。

0045

そして、シミュレーションの実行により得られる(194)、車両201の走行位置や信号機202の灯色情報をイメージ地図データの上に重ね合わせて表示することで、図20に示すようなイメージ地図による景観情報を伴った、2次元のアニメーション表示が実現できる。

0046

ここで、アニメーション表示上必要となる車両の走行位置や信号機の灯色情報については、例えば、先に述べたNETSIMや特開平8−83044号「シミュレーション装置」に記載の交通流シミュレータにより算出されるものとする。

0047

図21は、2次元のアニメーションをもとに、車両212や信号機213データを立体化し、例えば図4のイメージ地図データから先に抽出した建物201の高さ情報を、図13のから取り出すことにより景観データの立体化が可能になる。これにより、交通流シミュレーションの結果を、3次元のアニメーションとして表示できるため、住民説明や関係機関への説明等第3者への理解を容易にすることができる。

0048

また、3次元化することで走行中の車両から、表示版や標識がどのように見えるか等を評価するような景観シミュレーションにも応用できる。

0049

また、本発明の他の態様としては、ナビゲーション端末が考えられる。

0050

地図データに基づく地図と、その地図上にナビゲーション端末の位置を表示させるための構造は、従来のナビゲーション端末と同様であるが、これまで説明してきた交通流シミュレータの手段をナビゲーション装置に搭載させる。

0051

つまり、従来のナビゲーション端末に対して、ナビゲーション用の地図データから、シミュレータ用のネットワークデータを作り、そのネットワークデータに基づいてシミュレーションを行い、そのシミュレーション結果を予測した交通流周りの道路を通行する車両の交通流を、予め作成した車両の画像を用いて、表示する手段を設ける。

0052

この構成を設けることで、送信されてくる過去の情報だけでなく、将来の交通流の予測を利用しても行なうことができる。

0053

なお、本発明は基本的にハードウェアとして記載しているが記録媒体に記録されたプログラムインストールすることで、実現できる。

発明の効果

0054

本発明によれば、ノードデータとリンクデータが、記載されていない地図データから交通流シミュレータに入力されるネットワークデータを自動的に抽出することができる。

図面の簡単な説明

0055

図1本発明の全体システム構成を示す図である。
図2本発明の全体処理フローを示す図である。
図3地図画像処理の処理フローを説明する図である。
図4イメージ地図データの例を示す図である。
図5イメージ地図データを2値化した図である。
図62値化データを細線化処理した図である。
図72値化データから建物を抽出した図である。
図8交点及び端点探索用のテンプレートを示す図。
図9交点及び端点からなるリンクデータの抽出処理を示す図である。
図10線分情報からネットワークデータへの変換を示す図である。
図11リンクデータのデータ構造の例を示す図である。
図12ノードデータのデータ構造の例を示す図である。
図13景観データのデータ構造の例を示す図である。
図14ネットワークデータの修正の例を示す図である。
図15ネットワークデータの編集コマンドの例を示す図である。
図16ネットワークデータからレーンデータへの変換を示す図である。
図17レーンデータの修正の例を示す図である。
図18レーンデータの編集コマンドの例を示す図である。
図19アニメーション表示処理のフローを示す図である。
図202次元のアニメーション表示の例を示す図である。
図213次元のアニメーション表示の例を示す図である。

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0056

1…イメージ道路地図DB、2…手書き地図、3…イメージ地図入力処理部、4…地図画像処理部、5…ネットワーク変換部、6…ネットワークデータ編集部、7…ネットワークデータDB、8…交通流パラメータDB、9…景観データDB、10…交通シミュレータ、11…アニメーション表示部、12…ディスプレイ。

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