CN109186617A - 一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的方法、系统及存储器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的方法、系统及存储器，该方法包括：根据车道边线数据生成车道中心线；路口内无车道边线数据时通过轨迹按行车方向及轨迹点航向角聚类拟合生成车道级路口内可通行路径线；基于平面位置关系沿通行方向归集同一路段左右两侧的车道边线；基于平面位置距离最近原则对车道中心线及路口内轨迹线端点互相拼接构建完整车道级路网连接关系。本发明根据视觉众包数据构建路口间拓扑关系，结合路口内行车轨迹信息构建路口内车道级拓扑关系，进而融合实现整个路网拓扑关系构建。这样不仅包含路口间车道，还包含路口内车道拓扑关系，拓扑关系构建更完善，构建方法简单易于实现。

Description

一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的方法、系 统及存储器

技术领域

本发明涉及高精度电子地图制作领域，具体涉及一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的方法、系统及存储器。

背景技术

目前主流高精度车道级路网构建主要通过激光点云提取车道数据进行矢量化，然后根据矢量化数据构建路网车道级拓扑关系，往往具有数据获取周期长、成本高等缺点。

视觉众包数据：利用众包的模式获取的摄像头视觉数据，本发明中的视觉数据具体指通过摄像头获取的车道边线图像，经图形处理生成的有序点列，点的坐标值是通过高精度GPS获取的坐标，结合相机与GPS相对位置自动计算生成，即本发明中的视觉众包数据是指利用众包模式获取的车道边线的坐标点列数据。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的方法、系统及存储器，根据视觉众包数据构建路口间拓扑关系，结合路口内行车轨迹信息构建路口内车道级拓扑关系，进而融合实现整个路网拓扑关系构建。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的方法，包括以下步骤：

步骤1，根据众包摄像头获取的车道边线数据生成车道中心线；

步骤2，路口内无车道边线数据时通过轨迹按行车方向及轨迹点航向角聚类拟合生成车道级路口内可通行路径线，并确定可通行路径线的首点和尾点；

步骤3，基于平面位置关系沿通行方向归集同一路段左右两侧的车道边线；

步骤4，基于平面位置距离最近原则对车道中心线及路口内轨迹线端点互相拼接构建完整车道级路网连接关系。

进一步，所述步骤1包括：

步骤101，加载众包摄像头采集的车道边线数据包含的左边线经纬度坐标集合L和右边线经纬度坐标集合R；

步骤102，对坐标集合L和坐标集合R，按起点到终点的顺序对应取中心点，生成中心线坐标集合C，按行车方向设置中心线起点到终点，生成车道中心线。

进一步，所述步骤2还包括：

设置可通行路径线首点为进入路口点，尾点为退出路口的点，通行方向为顺方向。

进一步，所述步骤3包括：

步骤301，基于车道中心线平面距离关系，归集出同一道路关联的所有车道中心线，然后根据通行方向信息，将归集的车道中心线按通行方向分左右两侧。

步骤302，分别对左右两侧车道中心线按从右向左位置顺序分别从0开始添加位置序号。

进一步，所述步骤4包括：

步骤401，基于空间位置距离最近原则，拼接车道中心线端点及路口内可通行路径线端点。

步骤402，根据车道中心线连接的路口内车道可通行路径，获取车道中心线在路口处连接的其他车道中心线，生成车道中心线首尾点接续的车道中心线编号表，即车道中心线的接续关系表；

步骤403，根据所述接续关系表构建完整车道级路网连接关系。

另一方面，本发明提供一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的系统，包括：

车道中心线生成模块，用于根据众包摄像头获取的车道边线数据生成车道中心线；

路口内路径线生成模块，用于路口内无车道边线数据时通过轨迹按行车方向及轨迹点航向角聚类拟合生成车道级路口内可通行路径线，并确定可通行路径线的首点和尾点；

车道边线归集模块，用于基于平面位置关系沿通行方向归集同一路段左右两侧的车道边线；

连接关系构建模块，用于基于平面位置距离最近原则对车道中心线及路口内轨迹线端点互相拼接构建完整车道级路网连接关系。

进一步，所述车道中心线生成模块包括：

数据加载模块，用于加载众包摄像头采集的车道边线数据包含的左边线经纬度坐标集合L和右边线经纬度坐标集合R；

第一生成模块，用于对坐标集合L和坐标集合R，按起点到终点的顺序对应取中心点，生成中心线坐标集合C，按行车方向设置中心线起点到终点，生成车道中心线。

进一步，所述车道边线归集模块包括：

归集及划分模块，用于基于车道中心线平面距离关系，归集出同一道路关联的所有车道中心线，然后根据通行方向信息，将归集的车道中心线按通行方向分左右两侧。

序号标记模块，用于分别对左右两侧车道中心线按从右向左位置顺序分别从0开始添加位置序号。

进一步，所述连接关系构建模块包括：

拼接模块，基于空间位置距离最近原则，拼接车道中心线端点及路口内可通行路径线端点。

接续关系表生成模块，根据车道中心线连接的路口内车道可通行路径，获取车道中心线在路口处连接的其他车道中心线，生成车道中心线首尾点接续的车道中心线编号表，即车道中心线的接续关系表；

构建模块，根据所述接续关系表构建完整车道级路网连接关系。

第三方面，本发明还提供一种存储器，该存储器存储有用于实现上述一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的方法的计算机软件程序。

本发明的有益效果是：本发明中车道级拓扑关系构建不仅包含路口间车道，还包含路口内车道拓扑关系，拓扑关系构建更完善，构建方法简单易于实现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的系统结构图；

图3为本发明实施例提供的车道中心线取点图；

图4为本发明实施例提供的车道中心线编号图；

图5为本发明实施例提供的车道中心线与路口内连接线拼接图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

视觉众包数据：利用众包的模式获取的摄像头视觉数据，本发明中的视觉数据具体指通过摄像头获取的车道边线图像，经图形处理生成的有序点列，点的坐标值是通过高精度GPS获取的坐标，结合相机与GPS相对位置自动计算生成，即本发明中的视觉众包数据是指利用众包模式获取的车道边线的坐标点列数据。

本发明需要满足以下条件：

1)摄像头视觉边线形点完整。

2)车道边线仅包括路口间车道边线。

3)轨迹点带有航向角信息。

为本发明实施例提供的一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的方法流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

1.根据视觉车道边线生成车道中心线

1.1)加载摄像头视觉生成的车道边线数据，形点顺序与摄像头视觉处理后顺序一致。

1.2)获取同一车道的左右两条边线形点，从起点到尾点逐个对形点取均值，获取的均值点坐标即为两条车道边线的中心线形点坐标,如图3。

1.3)对生成的中心线编号，并设置始终点，同一条中心线上的形点，第一个中心点设置为起点，最后一个中心点设置为尾点。

2.路口内接续关系处理

2.1)加载路口内车辆通行轨迹信息，对轨迹信息按通行方向和航向角分类。

2.2)使用DBSCAN算法对分类后轨迹进行聚类，对直行和转弯道路分别使用二次多项式和三次多项式进行拟合，生成路口内车道间连接线，生成id编号，并标记该线为路口内连接线。

3.归集同一道路对应车道中心线

3.1)基于平面距离关系归集同一道路左右两侧关联的车道中心线，同一道路车道中心线邻接距离阈值d，取值范围为0m<d<8m.

3.2)对归集后的车道中心线根据通行方向划分为左右两侧车道中心线，沿通行方向，按从右向左顺序(即从路缘向路中心方向)从0开始给车道中心线添加排列的序号，如图4。

4.连接车道中心线和路口内车道连接线

4.1)找到平面内车道中心线端点与路口内车道连接线端点距离最近记录，则移动该路口内连接线的端点，使其连接到最近的车道中心线上。重复操作，完成整个路口的接续关系，如图5。

4.2)根据车道中心线端点id，修改直接连接的路口内连接线端点id。

4.3)根据车道中心线连接的路口内连接线，查找到该车道中心线在该路口连接的其他车道中心线，以该车道中心线方向的反向为参考方向，沿逆时针排列搜集的的接续的车道中心线，生成该车道中心线的邻接车道中心线id列表。重复该操作，构建完整车道级路口间及路口内拓扑关系。

基于上述方法，本发明还提供一种一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的系统，包括：

车道中心线生成模块100，用于根据众包摄像头获取的车道边线数据生成车道中心线；

所述车道中心线生成模块100包括：

数据加载模块，用于加载众包摄像头采集的车道边线数据包含的左边线经纬度坐标集合L和右边线经纬度坐标集合R；

第一生成模块，用于对坐标集合L和坐标集合R，按起点到终点的顺序对应取中心点，生成中心线坐标集合C，按行车方向设置中心线起点到终点，生成车道中心线。

路口内路径线生成模块200，用于路口内无车道边线数据时通过轨迹按行车方向及轨迹点航向角聚类拟合生成车道级路口内可通行路径线，并确定可通行路径线的首点和尾点；

车道边线归集模块300，用于基于平面位置关系沿通行方向归集同一路段左右两侧的车道边线；

所述车道边线归集模块300包括：

归集及划分模块，用于基于车道中心线平面距离关系，归集出同一道路关联的所有车道中心线，然后根据通行方向信息，将归集的车道中心线按通行方向分左右两侧。

序号标记模块，用于分别对左右两侧车道中心线按从右向左位置顺序分别从0开始添加位置序号。

连接关系构建模块400，用于基于平面位置距离最近原则对车道中心线及路口内轨迹线端点互相拼接构建完整车道级路网连接关系。

所述连接关系构建模块400，包括：

拼接模块，基于空间位置距离最近原则，拼接车道中心线端点及路口内可通行路径线端点。

接续关系表生成模块，根据车道中心线连接的路口内车道可通行路径，获取车道中心线在路口处连接的其他车道中心线，生成车道中心线首尾点接续的车道中心线编号表，即车道中心线的接续关系表；

构建模块，根据所述接续关系表构建完整车道级路网连接关系。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的方法，其特征在于，包括：

步骤1，根据众包摄像头获取的车道边线数据生成车道中心线；

步骤2，路口内无车道边线数据时通过轨迹按行车方向及轨迹点航向角聚类拟合生成车道级路口内可通行路径线，并确定可通行路径线的首点和尾点；

步骤3，基于平面位置关系沿通行方向归集同一路段左右两侧的车道边线；

步骤4，基于平面位置距离最近原则对车道中心线及路口内轨迹线端点互相拼接构建完整车道级路网连接关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤101，加载众包摄像头采集的车道边线数据包含的左边线经纬度坐标集合L和右边线经纬度坐标集合R；

步骤102，对坐标集合L和坐标集合R，按起点到终点的顺序对应取中心点，生成中心线坐标集合C，按行车方向设置中心线起点到终点，生成车道中心线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2还包括：

设置可通行路径线首点为进入路口点，尾点为退出路口的点，设置通行方向为首点到尾点方向，即顺方向。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤301，基于车道中心线平面距离关系，归集出同一道路关联的所有车道中心线，然后根据通行方向信息，将归集的车道中心线按通行方向分左右两侧。

步骤302，分别对左右两侧车道中心线按从右向左位置顺序分别从0开始添加位置序号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤401，基于空间位置距离最近原则，拼接车道中心线端点及路口内可通行路径线端点。

步骤402，根据车道中心线连接的路口内车道可通行路径，获取车道中心线在路口处连接的其他车道中心线，生成车道中心线首尾点接续的车道中心线编号表，即车道中心线的接续关系表；

步骤403，根据所述接续关系表构建完整车道级路网连接关系。

6.一种基于视觉众包数据自动生成车道级拓扑关系的系统，其特征在于，包括：

车道中心线生成模块，用于根据众包摄像头获取的车道边线数据生成车道中心线；

路口内路径线生成模块，用于路口内无车道边线数据时通过轨迹按行车方向及轨迹点航向角聚类拟合生成车道级路口内可通行路径线，并确定可通行路径线的首点和尾点；

车道边线归集模块，用于基于平面位置关系沿通行方向归集同一路段左右两侧的车道边线；

连接关系构建模块，用于基于平面位置距离最近原则对车道中心线及路口内轨迹线端点互相拼接构建完整车道级路网连接关系。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述车道中心线生成模块包括：

数据加载模块，用于加载众包摄像头采集的车道边线数据包含的左边线经纬度坐标集合L和右边线经纬度坐标集合R；

第一生成模块，用于对坐标集合L和坐标集合R，按起点到终点的顺序对应取中心点，生成中心线坐标集合C，按行车方向设置中心线起点到终点，生成车道中心线。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述车道边线归集模块包括：

归集及划分模块，用于基于车道中心线平面距离关系，归集出同一道路关联的所有车道中心线，然后根据通行方向信息，将归集的车道中心线按通行方向分左右两侧。

序号标记模块，用于分别对左右两侧车道中心线按从右向左位置顺序分别从0开始添加位置序号。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述连接关系构建模块包括：

拼接模块，基于空间位置距离最近原则，拼接车道中心线端点及路口内可通行路径线端点。

接续关系表生成模块，根据车道中心线连接的路口内车道可通行路径，获取车道中心线在路口处连接的其他车道中心线，生成车道中心线首尾点接续的车道中心线编号表，即车道中心线的接续关系表；

构建模块，根据所述接续关系表构建完整车道级路网连接关系。

10.一种存储器，其特征在于，该存储器存储有用于实现权利要求1-5所述方法的计算机软件程序。