CN110110021A - 一种高精度局部地图间的坐标转换方法、终端和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种一种高精度局部地图间的坐标转换方法、终端和存储介质,获取第一局部地图、第二局部地图以及两个局部地图之间的连接节点,根据局部地图维度选择转换矩阵维度,并将第一局部地图中关键点与第二局部地图中对应的关键点对比,获取对应的关键点在坐标系各个维度的矢量关系;将场景地图划分成若干局部地图,通过坐标转换关系实现局部地图精准拼接、根据车辆行驶意图预判断加载区域局部地图,并在连续的局部地图坐标转换关系得出道路地形、地貌的语义信息,实现室内多层、跨层、地下、地下多层高精度地图数据的有序管理和分类。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域,特别是涉及一种高精度局部地图间的坐标转换方法、终端和存储介质。
背景技术
精细地图作为一种电子地图,包括空间矢量数据和属性信息,空间矢量数据是电子地图属性信息的载体。传统电子地图的制作方法是采用基于栅格数据抽象提取空间矢量数据的方法或利用GPS、机器人定位跟踪装置记录采集所经区域的空间位置及视野信息,加工生产空间矢量数据。而这种精细地图并不能满足L4乃至L5等级自动驾驶的需求。
高精度地图不仅包含空间矢量数据还包括许多语义信息,地图可能会报告交通灯上不同颜色的含义,也可能指示道路的速度限速,以及左转车道的位置,高精度地图做重要的特征之一是,精度,手机上的导航只能达到米级精度,高精度地图可以达到厘米级精度。
目前的高精度地图存在以下缺陷:地图的精度指数与数据精度指数成比例,车载系统没有足够的存储空间和计算能力。
发明内容
为了解决上述的以及其他潜在的技术问题,本发明提供了一种高精度局部地图间的坐标转换方法、终端和存储介质,将场景地图划分成若干局部地图,通过坐标转换关系实现局部地图精准拼接、根据车辆行驶意图预判断加载区域局部地图,并在连续的局部地图坐标转换关系得出道路地形、地貌的语义信息,实现室内多层、跨层、地下、地下多层高精度地图数据的有序管理和分类。
一种高精度局部地图间的坐标转换方法,包括:
获取第一局部地图、第二局部地图以及两个局部地图之间的连接节点,
根据局部地图维度选择转换矩阵维度,并将第一局部地图中关键点与第二局部地图中对应的关键点对比,获取对应的关键点在坐标系各个维度的矢量关系;
根据矢量关系分解并表征平移、旋转、反射、滑动、收缩、扩展、剪切、缩放、螺旋等矢量关系,并按照矢量关系分解、表征的处理步骤处理第一局部地图关键点与第二局部地图中对应关键点,获得局部地图之间的转换矩阵;
当第一局部地图位置中一点需要转换第二局部地图位置中时,以该点在第一局部地图坐标为输入转换矩阵可输出该点在第二局部地图中的相对坐标位置。
进一步地,所述局部地图维度选择转换矩阵维度时,可以选择二维局部地图、三维局部地图和四维局部地图,所述二维局部地图表征地面平面坐标系的转换矩阵;所述三维局部地图表征带有高度维度的三维坐标系的转换矩阵;所述四维布局地图表征带有角度、速度、垂直分辨率、水平分辨率的转换矩阵。
进一步地,所述二维局部地图的转换矩阵为Tx、Ty为矢量关系中平移部分的x坐标和y指标
R00 | R01 | Tx |
R10 | R11 | Ty |
0 | 0 | 1 |
进一步地,所述三维局部地图的转换矩阵为Tx、Ty、Tz为矢量关系中平移部分的x坐标、y坐标、z坐标。
R00 | R01 | R02 | Tx |
R10 | R11 | R12 | Ty |
R20 | R21 | R22 | Tz |
0 | 0 | 0 | 1 |
进一步地,在二维空间中,线性变换可以用变换矩阵表示。该坐标允许平移、旋转、缩放及透视投影等可表示为矩阵与向量相乘的一般向量运算。这类运算的序列可以单一个矩阵相乘,来实现简单有效的坐标转换。
例如,在坐标变换计算里,两个相连局部地图的位置以他们之间的连接点为准,以4X4矩阵相关联。在最简单的情况下,在笛卡儿坐标上时一样。对空间内的一点(x,y,z),其线与平面相交的点为(x,y,z)。在齐次坐标里,点(x,y,z)表示为(xw,yw,zw,w),且该点转换至新坐标系中的点表示为(xw,yw,zw),因此坐标系变换可以通过矩阵来计算:
r<sub>00</sub> | r<sub>01</sub> | r<sub>02</sub> | t<sub>0</sub> |
r<sub>10</sub> | r<sub>11</sub> | r<sub>12</sub> | t<sub>1</sub> |
r<sub>20</sub> | r<sub>21</sub> | r<sub>22</sub> | t<sub>2</sub> |
0 | 0 | 0 | 1 |
进一步地,用矩阵表示线性变换的一个主要动力就是可以很容易地进行组合变换以及逆变换,组合变换:组合可以通过矩阵乘法来完成。如果A与B是两个线性变换,那么对向量x先进行A变换,然后进行B变换的过程为:
就是说,先A’后B变换的组合等同于两个矩阵乘积的变换。需要注意的是先A后B表示为RA而不是AB。
例如,在坐标变换计算里,两个相连局部地图的位置以他们之间的连接节点为准,以4X4矩阵相关联。在最简单的情况下,在笛卡儿坐标上时一样。对空间内的一点(x,y,z),其线与平面相交的点为(x,y,z)。在齐次坐标里,点(x,y,z)表示为(xw,yw,zw,w),且该点转换至新坐标系中的点表示为(xw,yw,zw),因此坐标系变换可以通过矩阵来计算。
地图与地图间的拓扑连接关系生成了之后,地图引擎按起始局部地图为坐标系,将相邻的一个或者几个所有局部地图空间数据做坐标转换,作为车载系统预行驶路段的加载地图。
进一步地,当系统应用层需要第一局部地图与第四局部地图的坐标转换关系时,第一局部地图无法与第四局部地图直接坐标转换,而是按照空间关系将第一局部地图先与第二局部地图的坐标转换,获得第二局部地图的坐标,第二局部地图坐标与第三局部地图的坐标转换,获得第三局部地图坐标,第三局部地图与第四局部地图的坐标转换,获得第四局部地图的坐标,而在矩阵转换关系中第一局部地图只有与相邻的第二局部地图的矩阵转换关系,第二局部地图只有与第三局部地图的矩阵转换关系,第三局部地图只有与第四局部地图有矩阵转换关系。
进一步地,所述第一局部地图、第二局部地图在坐标转换矩阵转换时的矢量关系作为一种元数据被记载,其可以表征第一局部地图、第二局部地图之间地形、地貌的变换。例如,当车辆行驶在上坡或者下坡路面时,车辆自第一局部地图进入第二局部地图时,并车辆自地图、以及地图转换过程中中无法获取空间坡度信息,而在坐标转换时矢量关系是表征了这一信息的,将这一矢量关系信息单独的作为元数据可以在其他应用层比如路径规划模块、运动控制模块在获取局部地图信息时,获取该地图的地形地貌特征可以辅助应用层作出合理的判断。
进一步地,所述地图引擎向局部路径规划引擎和定位引擎提供数据支持。地图引擎根据自身位置,会实时生成一个大小范围可配置的栅格OccupancyGridMap数据。此地图在拼接区域会根据连接路段的范围向邻近地图做一定延伸。
进一步地,所述高精度地图的数据库会经过一个编译软件通过算法将数据序列化和压缩为二进制格式。这个编译软件运行在Windows环境下。运行NaviDataCompile.exe可执行文件,在SourcePath和DesPath中指定输入ArcGis数据路径和输出导航二进制文件路径。编译软件算法将数据做数据结构上的编译和序列化,输出车机和手机使用的二进制格式HDMap地图数据。
一种终端设备,如可以执行上述高精度地图的数据管理方法的智能手机或可以执行上述高精度地图的数据管理方法程序的车载终端控制设备。
一种计算机存储介质,所述计算机存储介质用于存储上述高精度地图的数据管理方法所对应的软件程序和/或高精度地图的数据管理系统。
如上所述,本发明的具有以下有益效果:
通过坐标转换关系实现局部地图精准拼接、根据车辆行驶意图预判断加载区域局部地图,并在连续的局部地图坐标转换关系得出道路地形、地貌的语义信息,实现室内多层、跨层、地下、地下多层高精度地图数据的有序管理和分类。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1显示为本发明坐标转换关系流程的示意图。
图2显示为本发明多次坐标转换的示意图。
图3显示为本发明多次坐标转换提取矢量关系信息学习道路语义的示意图。
图4显示为本发明连接路段的范围向邻近局部地图做延伸的示意图。
图5显示为本发明连接路段的范围向邻近局部地图做延伸的示意图。
图6显示为本发明栅格地图的图示。
图7显示为本发明另一实施例中跨层停车场地图的图示。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
参见图1~图7,
一种高精度局部地图间的坐标转换方法,包括:
获取第一局部地图、第二局部地图以及两个局部地图之间的连接节点,
根据局部地图维度选择转换矩阵维度,并将第一局部地图中关键点与第二局部地图中对应的关键点对比,获取对应的关键点在坐标系各个维度的矢量关系;
根据矢量关系分解并表征平移、旋转、反射、滑动、收缩、扩展、剪切、缩放、螺旋等矢量关系,并按照矢量关系分解、表征的处理步骤处理第一局部地图关键点与第二局部地图中对应关键点,获得局部地图之间的转换矩阵;
当第一局部地图位置中一点需要转换第二局部地图位置中时,以该点在第一局部地图坐标为输入转换矩阵可输出该点在第二局部地图中的相对坐标位置。
进一步地,所述局部地图维度选择转换矩阵维度时,可以选择二维局部地图、三维局部地图和四维局部地图,所述二维局部地图表征地面平面坐标系的转换矩阵;所述三维局部地图表征带有高度维度的三维坐标系的转换矩阵;所述四维布局地图表征带有角度、速度、垂直分辨率、水平分辨率的转换矩阵。
进一步地,所述二维局部地图的转换矩阵为Tx、Ty为矢量关系中平移部分的x坐标和y指标
R00 | R01 | Tx |
R10 | R11 | Ty |
0 | 0 | 1 |
进一步地,所述三维局部地图的转换矩阵为Tx、Ty、Tz为矢量关系中平移部分的x坐标、y坐标、z坐标。
R00 | R01 | R02 | Tx |
R10 | R11 | R12 | Ty |
R20 | R21 | R22 | Tz |
0 | 0 | 0 | 1 |
进一步地,在二维空间中,线性变换可以用变换矩阵表示。该坐标允许平移、旋转、缩放及透视投影等可表示为矩阵与向量相乘的一般向量运算。这类运算的序列可以单一个矩阵相乘,来实现简单有效的坐标转换。
例如,在坐标变换计算里,两个相连局部地图的位置以他们之间的连接点为准,以4X4矩阵相关联。在最简单的情况下,在笛卡儿坐标上时一样。对空间内的一点(x,y,z),其线与平面相交的点为(x,y,z)。在齐次坐标里,点(x,y,z)表示为(xw,yw,zw,w),且该点转换至新坐标系中的点表示为(xw,yw,zw),因此坐标系变换可以通过矩阵来计算:
r<sub>00</sub> | r<sub>01</sub> | r<sub>02</sub> | t<sub>0</sub> |
r<sub>10</sub> | r<sub>11</sub> | r<sub>12</sub> | t<sub>1</sub> |
r<sub>20</sub> | r<sub>21</sub> | r<sub>22</sub> | t<sub>2</sub> |
0 | 0 | 0 | 1 |
进一步地,用矩阵表示线性变换的一个主要动力就是可以很容易地进行组合变换以及逆变换,组合变换:组合可以通过矩阵乘法来完成。如果A与B是两个线性变换,那么对向量x先进行A变换,然后进行B变换的过程为:
就是说,先A'后B变换的组合等同于两个矩阵乘积的变换。需要注意的是先A后B表示为BA而不是AB。
例如,在坐标变换计算里,两个相连局部地图的位置以他们之间的连接节点为准,以4X4矩阵相关联。在最简单的情况下,在笛卡儿坐标上时一样。对空间内的一点(x,y,z),其线与平面相交的点为(x,y,z)。在齐次坐标里,点(x,y,z)表示为(xw,yw,zw,w),且该点转换至新坐标系中的点表示为(xw,yw,zw),因此坐标系变换可以通过矩阵来计算。
地图与地图间的拓扑连接关系生成了之后,地图引擎按起始局部地图为坐标系,将相邻的一个或者几个所有局部地图空间数据做坐标转换,作为车载系统预行驶路段的加载地图。
进一步地,所述第一局部地图、第二局部地图在坐标转换矩阵转换时的矢量关系作为一种元数据被记载,其可以表征第一局部地图、第二局部地图之间地形、地貌的变换。例如,当车辆行驶在上坡或者下坡路面时,车辆自第一局部地图进入第二局部地图时,并车辆自地图、以及地图转换过程中中无法获取空间坡度信息,而在坐标转换时矢量关系是表征了这一信息的,将这一矢量关系信息单独的作为元数据可以在其他应用层比如路径规划模块、运动控制模块在获取局部地图信息时,获取该地图的地形地貌特征可以辅助应用层作出合理的判断。
进一步地,所述地图引擎向局部路径规划引擎和定位引擎提供数据支持。地图引擎根据自身位置,会实时生成一个大小范围可配置的栅格OccupancyGridMap数据。此地图在拼接区域会根据连接路段的范围向邻近地图做一定延伸。
进一步地,所述高精度地图的数据库会经过一个编译软件通过算法将数据序列化和压缩为二进制格式。这个编译软件运行在Windows环境下。运行NaviDataCompile.exe可执行文件,在SourcePath和DesPath中指定输入ArcGis数据路径和输出导航二进制文件路径。编译软件算法将数据做数据结构上的编译和序列化,输出车机和手机使用的二进制格式HDMap地图数据。
一种终端设备,如可以执行上述高精度局部地图间的坐标转换方法的智能手机或可以执行上述高精度局部地图间的坐标转换方法程序的车载终端控制设备。
作为优选实施例,存储器(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如,SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中,存储器可以是计算机设备的内部存储单元,例如该计算机设备的硬盘或内存。在另一些实施例中,存储器也可以是计算机设备的外部存储设备,例如该计算机设备上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(SecureDigital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。当然,存储器还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中,存储器通常用于存储安装于计算机设备的操作系统和各类应用软件,例如实施例中的高精度局部地图间的坐标转换方法代码等。此外,存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:该程序被处理器执行时实现上述的高精度地图的数据管理方法中的步骤。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质,如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如,SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等,其上存储有计算机程序,程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于存储基于高精度局部地图间的坐标转换方法程序,被处理器执行时实现高精度局部地图间的坐标转换方法实施例中的高精度地图的数据管理方法。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中包括通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种高精度局部地图间的坐标转换方法,其特征在于,包括:
获取第一局部地图、第二局部地图以及两个局部地图之间的连接节点,
根据局部地图维度选择转换矩阵维度,并将第一局部地图中关键点与第二局部地图中对应的关键点对比,获取对应的关键点在坐标系各个维度的矢量关系;
根据矢量关系分解并表征平移、旋转、反射、滑动、收缩、扩展、剪切、缩放、螺旋等矢量关系,并按照矢量关系分解、表征的处理步骤处理第一局部地图关键点与第二局部地图中对应关键点,获得局部地图之间的转换矩阵;
当第一局部地图位置中一点需要转换第二局部地图位置中时,以该点在第一局部地图坐标为输入转换矩阵可输出该点在第二局部地图中的相对坐标位置。
2.根据权利要求1所述的高精度局部地图间的坐标转换方法,其特征在于,所述局部地图维度选择转换矩阵维度时,可以选择二维局部地图、三维局部地图和四维局部地图。
3.根据权利要求1所述的高精度局部地图间的坐标转换方法,其特征在于,所述二维局部地图表征地面平面坐标系的转换矩阵;所述三维局部地图表征带有高度维度的三维坐标系的转换矩阵。
4.根据权利要求1所述的高精度局部地图间的坐标转换方法,其特征在于,所述四维布局地图表征带有角度、速度、垂直分辨率、水平分辨率的转换矩阵。
5.根据权利要求5所述的高精度局部地图间的坐标转换方法,其特征在于,所述局部地图与局部地图间的拓扑连接关系生成了之后,地图引擎按起始局部地图为坐标系,将相邻的一个或者几个所有局部地图空间数据做坐标转换,作为车载系统预行驶路段的加载地图。
6.根据权利要求5所述的高精度局部地图间的坐标转换方法,其特征在于,所述第一局部地图、第二局部地图在坐标转换矩阵转换时的矢量关系作为元数据被记载,其可以表征第一局部地图、第二局部地图之间地形、地貌的变换。
7.根据权利要求5所述的高精度局部地图间的坐标转换方法,其特征在于,在驾驶模式下,按起始局部地图为坐标系,将相邻的一个或者几个所有局部地图空间数据做坐标转换,作为车载系统预行驶路段的加载地图。
8.一种终端设备,其特征在于:所述终端设备为调度上述权利要求1-5任一项所述高精度地图的数据管理系统的车载终端控制设备。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:该程序被处理器执行时实现如权利要求7至9任一权利要求所述的方法中的步骤。
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