CN110120081A - 一种生成电子地图车道标线的方法、装置及存储设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种生成电子地图车道标线的方法、装置及存储设备。该方法包括：根据车辆轨迹确定道路形状；将所述道路沿道路方向切分为多个道路块；根据车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标以及车辆方向确定车道标线的绝对位置坐标；根据车道标线的绝对位置坐标确定所述车道标线的长度，并根据车道标线的长度以及所述车辆的绝对位置坐标确定所车道标线所处的道路块；根据所述车道标线所处的道路块中的车道标线生成电子地图车道标线。本申请能够实现对电子地图车道标线的更新，数据实时性高，鲜度高。

Description

一种生成电子地图车道标线的方法、装置及存储设备

技术领域

本申请涉及电子地图领域，尤其涉及一种生成电子地图车道标线的方法、装置及存储设备。

背景技术

电子地图是导航或者自动驾驶的基础，特别是高精度电子地图是保证自动驾驶安全的必要条件。高精度电子地图的绝对和相对坐标精度更高，并且高精度电子地图所含有的信息元素更丰富和细致。高精度电子地图的服务对象是搭载自动驾驶系统的车辆本身，通过结合传感器对行驶环境的实况感知，帮助车辆对道路及周边环境进行预判，最终交由车辆决策和控制系统综合判断并做出响应，而传统地图面向用户，供驾驶员使用的地图数据，控制决策在于人。高精度电子地图的作用从简单的路径规划、定位、检索等功能上升到辅助车身控制的高度。因此，高精度电子地图相对于传统的电子地图在工艺、品质、更新周期等方面都对地图服务提供商提出了新的挑战。

目前，行业内对数据高精度数据的制作的流程基本上相同，都是通过移动测量系统(Mobile Mapping System,MMS)采集高精度点云和影像，通过手工、半自动乃至全自动的生产平台生成高精度电子地图数据。由于地图的重要作用，如何保证它及时的反应实际的变化，如何保证地图的鲜度就成为了一项重要要求。在地图数据更新阶段常用的有以下几种方法：通过车载设备记录行车轨迹与现有地图进行对比，得到变化区间；通过网络等方式获取政府或者交管部门发布的信息，获取到变化内容和位置；通过工具获取用户标注上报的内容，以获取变化内容和位置；通过航片、卫片等测量数据，运用图像处理的方法来提取道路元素与现有地图进行对比；通过移动测量系统重新采集，通过精准的信息来判断是否发生变化。但是，现有技术中所采用的地图数据更新方案无法满足高精度电子地图对于车道标线更新的要求，例如存在粒度、精度、成本以及鲜度等方面无法满足行业的要求，需要提供新的技术方案，在粒度、精度、成本以及鲜度等方面取得平衡。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种生成电子地图车道标线的方法、装置及存储设备，以实现对电子地图车道标线的更新。

本申请提供了一种生成电子地图车道标线的方法，包括：

根据车辆轨迹确定道路形状；

将所述道路沿道路方向切分为多个道路块；

根据车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标以及车辆方向确定车道标线的绝对位置坐标；

根据车道标线的绝对位置坐标确定所述车道标线的长度，并根据车道标线的长度以及所述车辆的绝对位置坐标确定所述车道标线所处的道路块；

根据所述车道标线所处的道路块中的车道标线生成电子地图车道标线。

可选地，所述将所述道路沿道路方向切分为多个道路块包括：

沿着道路方向，按照预先确定步长将道路切分为多个道路块，其中所述道路块能够覆盖整个路面，每个道路块具有对应的形状、位置和序号。

可选地，所述根据车道标线的绝对位置坐标确定所述车道标线的长度，并根据车道标线的长度以及所述车辆的绝对位置坐标确定所述车道标线所处的道路块包括：

根据车道标线的绝对位置坐标确定所述车道标线的长度；

根据所述车辆的绝对位置坐标确定该车辆所在道路块的序号；

根据所述车辆所在道路块的序号以及所述车道标线的长度确定对应的道路块以及相邻道路块的形状，将与所确定的道路块相交的所述车道标线分配到相应的道路块中。

可选地，所述根据所述车道标线所处的道路块中的车道标线生成电子地图车道标线包括：

将所述道路块中的车道标线分组；

将属于同一组的车道标线融合为一个车道标线；

将不同道路块中的车道标线对准；

将对准后的车道标线拟合生成电子地图车道标线。

可选地，所述将属于同一组的车道标线融合为一个车道标线包括：

根据最小二乘法将属于同一组的车道标线融合为一个车道标线后，剔除方差大于预设值的车道标线形点，再次根据最小二乘法将属于同一组的剩余车道标线融合为一个车道标线。

可选地，所述将不同道路块中的车道标线对准包括：

以融合后的车道标线为对称轴建立缓冲区，所述缓冲区的长度大于所述车道标线的长度；

相邻车道块中的缓冲区相交，则该相邻车道块中的车道标线对准。

可选地，所述将对准后的车道标线拟合生成电子地图车道标线包括：

将对准后的相邻车道标线首点和尾点连线的中点连接；

对所述中点构成的直线进行平滑生成电子地图车道标线。

可选地，该方法还包括：

在根据生成电子地图车道标线与电子地图中已有的车道标线相同的情况下，指示车辆按照第一频率上传车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标、车辆标识、以及车辆轨迹点时间戳；

在根据生成电子地图车道标线与电子地图中已有的车道标线不同的情况下，指示车辆按照第二频率上传车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标、车辆标识、以及车辆轨迹点时间戳；

其中所述第二频率大于第一频率。

本申请提供了一种存储设备，其上存储有程序，所述程序用于被处理器执行时实现所述的方法。

本申请提供了一种电子地图中车道数变化区域检测装置，包括：

存储设备，用于存储程序；

处理器，用于执行所述存储设备中的程序以实现所述的方法。

本申请能够提高车道标线识别的精度，数据实时性高，鲜度高，并通过多次上报减小误差，进一步提高精度，生成的车道标线准确度高，能够实现对电子地图车道标线的更新。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请提供的生成电子地图车道标线方法示意图；

图2是本申请提供的车道标线处理方法示意图；

图3是本申请提供的缓冲区示意图；

图4是本申请提供的车道标线拟合示意图；

图5是生成电子地图车道标线的装置示意图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

本实施例中所举例说明的电子地图为用于自动驾驶的高精度电子地图。

本申请中，根据车辆在行进过程中上传的数据来生成车道标线。为了实现本申请的技术方案，车辆需要上传如下的数据：

车辆基本信息，主要是车辆标识，最好包含车身姿态等信息；高精度车辆位置，即车辆的绝对位置坐标；轨迹点时间戳；车道标线相对于车辆的相对位置坐标。绝对位置坐标可以是WGS84坐标系中的经纬度坐标。车道标线相对于车辆的相对位置坐标可以是车道标线在以车辆为原点的坐标系中的坐标，该坐标系可以笛卡尔坐标系，根据车道标线相对于车辆的相对位置坐标和车辆方向以及车辆的绝对位置坐标得到车道标线的绝对位置坐标。

图1示出了本申请提供的生成电子地图车道标线方法，具体包括：

步骤105，根据车辆轨迹确定道路形状；本申请中，可以根据车辆标识、轨迹点时间戳以及车辆绝对位置坐标得到车辆的轨迹，然后可以使用轨迹匹配获取车辆所行驶道路的形状。优选地，如果道路已经在电子地图中存在，可以直接根据车辆的轨迹从电子地图中查询道路形状，如果道路没有在电子地图中存在，可以通过多个车辆的轨迹进行空间聚类得到道路形状。

步骤110，将道路沿道路方向切分为多个道路块；道路是带状区域，也就是说道路形状是带状。为了得到更精确的标线形状，需要沿道路方向对道路(也就是电子地图中的道路数据link)进行切分，将带状道路按照步长分为多个小段区域。从道路的起点开始，沿道路的形状每一段步长的长度切分一个道路块，并计算出道路块的形状、位置和序号，其形状的长度等于步长的长度，例如步长长度可设置为但不限于1至10米，道路块宽度可设置为但不限于20米，需保证其形状能覆盖整个路面。步长的长度不能过长或过短，步长长度过长会使得每个道路块中车道标线近似为直线段的假设不成立，导致后续进行拟合时生成的车道标线形状误差较大；步长长度过短会大大增加后续步骤的计算量，但对于车道标线形状的精确度提升效果不大。

步骤115，根据车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标以及车辆方向确定车道标线的绝对位置坐标；例如，车道标线相对于车辆的相对位置坐标可以是车道标线在以车辆为原点的坐标系中的坐标，该坐标系可以笛卡尔坐标系，可以根据车道标线相对于车辆的相对位置坐标和车辆方向以及车辆的绝对位置坐标得到车道标线的绝对位置坐标。该坐标位置的计算对于本领域技术人员是容易理解的，在此不再赘述。需要说明的是，车辆方向可以根据车身姿态信息获取，即使用车身姿态中的车辆方向，如果车辆没有上传车身姿态信息，可以根据拟合出的车辆轨迹，将对应的轨迹点在轨迹上的切线方向作为车辆方向。优选地，由于数据来源均是通过相机识别，在远端由于相机镜头的畸变等原因，会造成离车身越远的上报数据误差越大，为了应对这种情况，可以只截取离车身较近的一部分数据，例如距离车身2-5个道路块长度范围内的数据，抛弃掉远端数据。在众包场景下由于数据量巨大，道路覆盖程度高，因此这种方式不会对道路覆盖情况产生影响，同时还可以提高精度，减小计算量。

步骤120，根据车道标线的绝对位置坐标确定车道标线的长度，并根据车道标线的长度以及车辆的绝对位置坐标确定所述车道标线所处的道路块；例如，在得到车道标线的绝对位置之后，可以根据车辆的绝对位置确定该车辆所在的道路块序号，并根据绝对位置确定车道标线的长度(也就是计算直线段的长度)。根据道路块的序号以及车道标线的长度确定对应的道路块的序号以及形状，道路块可以前后都有，主要是看车辆是否上传了后向的车道标线数据。将车道标线与道路块进行空间相交判断，将道路线分别分配到对应的道路块中。

步骤125，根据车道标线所处的道路块中的车道标线生成电子地图车道标线。在将车道标线分配到道路块中之后，可以通过对车道标线的处理来生成电子地图标线。

图2示出了本申请提供的车道标线处理方法示意图，具体包括：

步骤205，将道路块中的车道标线分组；例如，对于每个道路块，由于其是覆盖该段区域的整个道路路面，其中会包含多条车道标线，因此在融合之前需对其中记录的车道标线进行分组，即进行车道标线聚类，以确定每份数据具体是属于哪一条标线。

优选地，在进行聚类时，为了保证形点的密度，首先根据上报车道标线数据的形式做一定的处理，判断其上报车道标线形点的稀疏程度(极端情况为只有首尾两个形点的线段)，当相邻形点的距离大于设定的形点最小间距(例如但不限于0.1米)时，需对车道标线的形状进行插值，递归进行使得所有相邻形点的距离不会超过形点最小间距。因为上报数据精度较高，还原出的车道标线聚合性较好，基于此数据特点可以选择使用密度聚类算法，可以清晰的区分每个道路块中聚集的车道标线形点。形点是用来表征车道标线形状的点。

在进行车道标线分组时，可以使用DBSCAN聚类算法。将车道标线的形点进行聚类之后，即可区分每个道路块不同形点属于哪一条车道标线，完成分组。

步骤210，将属于同一组的车道标线融合为一个车道标线；例如，分组之后需将组内上报的车道标线的形点融合成一条车道标线。由于在一个道路块中的长度中可以近似认为车道标线均为直线段，那么可以使用例如但不限于最小二乘法得到车道标线的一元线性方程y＝kx+b来表示车道标线在该道路块中的形状。计算出该线性方程后，只要截出该方程所表示的直线在该道路块中的一段，即可用于表示该道路块中融合的车道标线。通过相同的方法，依次计算出每一组标线。

优选地，在进行车道标线融合时，可以采取二次融合的方法，提高融合的精度。在标线融合时，分为同一组的数据可能会有少数形点是明显的异常点，离其他形点的距离较远，可以在第一次融合之后计算该组形点与融合后车道标线的方差，设定一阈值，方差大于该阈值的形点判断为异常形点并予以剔除，然后使用余下的形点进行二次融合，得到二次融合结果更加精确。

步骤215，将不同道路块中的车道标线对准；例如，将所有道路块中的车道标线全部融合完毕以后，需要将这些标线连接起来，拟合出完整的车道标线。根据车道数目的不同，每一个道路块中会有多条车道标线，所以需要将不同道路块中属于同一条的车道标线进行对准。本申请采用空间对准的方式。

在进行空间对准时，将所有道路块中的所有融合出的车道标线建立缓冲区，缓冲区的形状可以根据实际需要进行设定。可选地，如图3所示，缓冲区的两端为半圆形，中间为矩形，以车道标线为对称轴对称，缓冲区长度长于车道标线的长度。可选地，缓冲区的宽度设置不要超过车道宽度的一半，否则会与其他不同车道标线重叠，也不要过窄，否则会使相邻道路块的对应车道标线无法重叠，根据数据的质量设置。

建立了缓冲区后，从道路起点的道路块开始，将其中的车道标线及其缓冲区与下一个缓冲区中的缓冲区进行相交判断，相交的归为一组已对准的车道标线。循环依次向下一个相邻序号的道路块检查，直到将所有道路块中的所有车道标线全部进行对准。如果没有查找到相交的车道标线缓冲区，则认为车道标线到此截断，如果没有前面的接续缓冲区，则认为是新生成的车道标线。

步骤220，将对准后的车道标线拟合生成电子地图车道标线。例如，将每一组已对准的车道标线按道路块的顺序依次进行连接，由于相邻道路块中的同组车道标线是分别融合，首尾不一定能完全接续，因此需要进行连接、拟合、平滑处理。例如可以按以下方式处理：取上一个道路块的车道标线的尾点和下一个道路块的车道标线的首点的中点，然后依次沿道路方向将后续的道路中的车道标线串连起来，如图4所示。将每一组车道标线如此连接之后，再使用平滑算法对整条车道标线进行平滑处理，最终将可得到完整的精度较高的车道标线。平滑算法可以为道格拉斯-普克抽稀算法。

优选地，在得到车辆轨迹之后，如果在电子地图中的车道标线与生成的车道标线不同，可以向车辆发送指示，指示车辆以更高的频率上传数据，从而可以更精准地确定车道标线。如果在电子地图中的车道标线与生成的车道标线相同，可以指示车辆降低发送数据的频率。通过车道标线的差异，可以还原出地图的变化区间。

通过上述的实施例，能够提高生成车道标线的实时性和精度，并能够通过众包数据降低采集的成本，并进一步降低误差，进一步提高精度，保证数据鲜度。

相应地，本申请还提供了一种生成电子地图车道标线的装置，如图5所示，该装置包括：处理器505，存储设备510。存储设备510存储有程序，该程序被处理器505执行时，实现本申请提供的生成电子地图车道标线的方法。本申请提供了生成电子地图车道标线的装置的实现方式，包括道路形状确定模块，用于根据车辆轨迹确定道路形状；例如，道路形状道确定模块根据车辆标识、车辆轨迹点时间戳以及车辆绝对位置坐标确定车辆轨迹；根据车辆轨迹在电子地图中查询得到道路形状，或者根据车辆轨迹进行空间聚类得到道路形状；车辆方向为车身姿态数据中的车辆方向，或者为车辆轨迹在轨迹点的切线方向。路块切分模块，用于将道路沿道路方向切分为多个道路块；例如，路块切分模块沿着道路方向，按照预先确定步长将道路切分为多个道路块，其中道路块能够覆盖整个路面，每个道路具有对应的形状、位置和序号。车道标线位置确定模块，用于根据车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置以及车辆方向确定车道标线的绝对位置。道路块确定模块，用于根据车道标线的绝对位置确定车道标线的长度，并根据车道标线的长度以及车辆的绝对位置确定车道标线所处的道路块；例如，道路块确定模块根据车道标线的绝对位置坐标确定车道标线的长度；根据车辆的绝对位置坐标确定该车辆所在道路块的序号；根据车辆所在道路块的序号以及车道标线的长度确定对应的道路块以及相邻道路块的形状，将与所确定的道路块相交的车道标线分配到相应的道路块中。车道标线生成模块，用于根据车道标线所处的道路块中的车道标线生成电子地图车道标线。车道标线生成模块可以包括分组单元，融合单元，对准单元，拟合单元。分组单元用于将道路块中的车道标线分组；例如，分组单元可以使用聚类算法进行分组；融合单元根据最小二乘法将属于同一组的车道标线融合为一个车道标线。优选地，根据最小二乘法将属于同一组的车道标线融合为一个车道标线后，剔除方差大于预设值的车道标线形点，再次根据最小二乘法将属于同一组的剩余车道标线融合为一个车道标线。对准单元将不同道路块中的车道标线对准；例如，以融合后的车道标线为对称轴建立缓冲区，缓冲区的长度大于车道标线的长度；相邻车道块中的缓冲区相交，则该相邻车道块中的车道标线对准。拟合单元将对准后的车道标线拟合生成电子地图车道标线；例如将对准后的相邻车道标线首点和尾点连线的中点连接；对中点构成的直线进行平滑生成电子地图车道标线。

优选地，生成电子地图车道标线的装置还包括指示模块，在根据生成电子地图车道标线与电子地图中已有的车道标线相同的情况下，指示车辆按照第一频率上传车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标、车辆标识、以及车辆轨迹点时间戳；在根据生成电子地图车道标线与电子地图中已有的车道标线不同的情况下，指示车辆按照第二频率上传车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标、车辆标识、以及车辆轨迹点时间戳；其中第二频率大于第一频率。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

上述说明示出并描述了本申请的若干具体实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生成电子地图车道标线的方法，其特征在于，包括：

根据车辆轨迹确定道路形状；

将所述道路沿道路方向切分为多个道路块；

根据车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标以及车辆方向确定车道标线的绝对位置坐标；

根据车道标线的绝对位置坐标确定所述车道标线的长度，并根据车道标线的长度以及所述车辆的绝对位置坐标确定所述车道标线所处的道路块；

根据所述车道标线所处的道路块中的车道标线生成电子地图车道标线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述道路沿道路方向切分为多个道路块包括：

沿着道路方向，按照预先确定步长将道路切分为多个道路块，其中所述道路块能够覆盖整个路面，每个道路块具有对应的形状、位置和序号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据车道标线的绝对位置坐标确定所述车道标线的长度，并根据车道标线的长度以及所述车辆的绝对位置坐标确定所述车道标线所处的道路块包括：

根据车道标线的绝对位置坐标确定所述车道标线的长度；

根据所述车辆的绝对位置坐标确定该车辆所在道路块的序号；

根据所述车辆所在道路块的序号以及所述车道标线的长度确定对应的道路块以及相邻道路块的形状，将与所确定的道路块相交的所述车道标线分配到相应的道路块中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车道标线所处的道路块中的车道标线生成电子地图车道标线包括：

将所述道路块中的车道标线分组；

将属于同一组的车道标线融合为一个车道标线；

将不同道路块中的车道标线对准；

将对准后的车道标线拟合生成电子地图车道标线。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将属于同一组的车道标线融合为一个车道标线包括：

根据最小二乘法将属于同一组的车道标线融合为一个车道标线后，剔除方差大于预设值的车道标线形点，再次根据最小二乘法将属于同一组的剩余车道标线融合为一个车道标线。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将不同道路块中的车道标线对准包括：

以融合后的车道标线为对称轴建立缓冲区，所述缓冲区的长度大于所述车道标线的长度；

相邻车道块中的缓冲区相交，则该相邻车道块中的车道标线对准。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将对准后的车道标线拟合生成电子地图车道标线包括：

将对准后的相邻车道标线首点和尾点连线的中点连接；

对所述中点构成的直线进行平滑生成电子地图车道标线。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在根据生成电子地图车道标线与电子地图中已有的车道标线相同的情况下，指示车辆按照第一频率上传车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标、车辆标识、以及车辆轨迹点时间戳；

在根据生成电子地图车道标线与电子地图中已有的车道标线不同的情况下，指示车辆按照第二频率上传车道标线相对于车辆的相对位置坐标、车辆绝对位置坐标、车辆标识、以及车辆轨迹点时间戳；

其中所述第二频率大于第一频率。

9.一种存储设备，其上存储有程序，其特征在于，所述程序用于被处理器执行时实现权利要求1-8任意一项所述的方法。

10.一种电子地图中车道数变化区域检测装置，其特征在于，包括：

存储设备，用于存储程序；

处理器，用于执行所述存储设备中的程序以实现权利要求1-8任意一项所述的方法。