衛星画像とデジタル地図を用いた交通情報解析

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(1)衛星画像とデジタル地図を用いた交通情報解析著者発行年出版者 URL. 新村文郷 2013‑06 静岡大学 http://doi.org/10.14945/00007934.

(2) （課程博士・様式７）(Doctoral qualification by coursework,Form 7). 学位論文要旨 Abstract of Doctoral Thesis 専. 攻：情報科学専攻. Course：. 氏名：新村文郷 Name：. 論文題目：衛星画像とデジタル地図を用いた交通情報解析 Title of Thesis：. Analysis of traffic information using satellite images and digital maps 論文要旨： Abstract：本論文では、衛星画像を利用した交通情報の収集・解析について考察する。本論文における交通情報とは、主に交通の流れや渋滞・混雑に関する情報のことを指す。一般的に、交通情報は道路上や道路脇に設置されたセンサにより収集される。近年では、車両をセンサとして情報収集を行うプローブカーシステムが登場した。これらのシステムは、個々のセンサを通して情報を収集するため、センサの存在しない場所での情報収集が不可能という欠点がある。そのため、道路上に存在する車両の台数や、渋滞の先頭や末尾の位置、渋滞の長さといった一部の交通情報の収集が不可能になっている。そこで、衛星画像のように、上空から広域を撮影した画像を利用することで、これらの問題を解決することができると考えられる。衛星画像からは、画像中の車両を抽出することで車両の位置や台数を求めることができ、渋滞の位置や長さを計測することも可能と考えられる。さらに、地上の状況に左右されないことから、地震などの大規模災害時にも有効な情報収集手段である。そこで、本論文では衛星画像から車両を抽出することで交通情報の収集を行う手法を提案する。本提案手法では、車両と道路標示の形状に違いに注目し、その特徴を利用することで衛星画像から車両を抽出する。その特徴とは、上空から見た車両の形状が長方形であるのに対し、主要な道路標示である中央線や車線境界線が線形ということである。この違いがエッジ検出結果にあらわれるため、本手法では主にエッジ情報によって車両の抽出を行う。また、道路領域の抽出などに地図情報を活用する。まず、衛星画像からエッジを検出する。このとき、日向と日影では別々の処理によってエッジを検出する。日向は、汎用的なエッジ検出手法を組み合わせて利用する。日影は、明るさの大幅な低下によってエッジ検出が困難になることから、日影の道路上をより簡易なモデル化し、医療分野で利用される空間フィルタを応用することで、エッジ検出を実現する。次に、車両のエッジを抽出する。本手法では、車両の前後面に相当するエッジを、車両エッジと定義する。これは、先に述べた車両と道路標示の形状の違いにより決定したものである。地図情報から得られた道路領域をもとに道路の方向を決定し、道路方向と垂直な角度を持つエッジを抽出することで、車両エッジの候補を得る。候補からノイズを除去した後、残ったエッジの中から、車両の前後に.

(3) 相当するペアになっているエッジを抽出し、車両の抽出を実現する。最後に、道路の混雑状況の判定を行う。抽出した車両をもとに、道路上に存在する車両の台数を計測する。さらに、道路区間ごとに車両台数の密度を算出することで、道路の混雑状況を測る指標とし、道路区間の分類によって混雑状況の判定を行う。この判定結果は、本システムの出力として画像化する。また、本提案手法では、道路沿いの建物が及ぼす影響についても考慮する。これまで報告されてきた同種の研究において、道路沿いの建物が道路の一部に覆いかぶさる状況について、その影響を排除するための手法を検討したものはなかった。さらに、道路沿いの建物は、道路上にその影を発生させることがある。影内は画像の明るさが極端に低下するため、日向と同様の処理では車両が抽出できない。影の影響について検討した手法はいくつか報告されているが、影の中の車両抽出について詳細に検討した研究はこれまで報告されていない。そして、東京のような都市部では、高層の建物やその影が数多く存在する。以上のことより、これまで報告されてきた車両抽出手法は、都市部を撮影した衛星画像での適用において、手法の精度が大きく低下する可能性があり、場合によっては適用が不可能になることが考えらえる。そこで、本提案手法では、都市部での手法適用を想定し、建物やその影の影響を排除する方法について検討を行う。道路上の建物が道路の一部に覆いかぶさるのは、本当に覆いかぶさっているわけではなく、衛星画像が撮影地点を斜め上空から撮影されたことに原因がある。したがって、高さを含む建物の情報と衛星の撮影地点がわかれば、建物がどの程度斜めに写るかを推定することが可能である。また、建物の影についても、建物の情報と撮影時の太陽の位置がわかれば、影の発生する位置を推定することが可能である。そこで、本提案手法では、建物の位置や高さの情報を持つ、3 次元地図情報を利用する。そして、この地図情報を用いて、建物やその影の領域を抽出する方法について検討を行う。本提案手法の有効性を確認するための実験では、東京都を撮影した衛星画像を使用して手法を適用することで、本手法によって車両の抽出が実現されることを確認し示すとともに、都市部での手法適用が実現されていることを示す。そして、実験とその精度評価によって得られた知見について説明する。.

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