CN111179428A - 一种基于锁定平面的地物制作方法和装置 - Google Patents

一种基于锁定平面的地物制作方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种基于锁定平面的地物制作方法和装置，获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。通过交互式方式实现地物的采集，效率高于人工采集方式，解决了自动识别方式对点云质量要求高的问题。

Description

一种基于锁定平面的地物制作方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于锁定平面的地物制作方法和装置。
背景技术
随着交通的发展，道路变得越来越复杂，车辆类型也越来越多，因此对地图的精度的要求越来越高。以无人驾驶汽车举例来说，无人驾驶汽车是智能汽车的一种，也称为轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶的目的。因此，为了使无人驾驶汽车安全行驶，就需要地图的精度足够高。
为了获取高精度地图，现有技术中通常是基于激光点云的俯视图(底图)压制得到的，对于高精度地图，通常需要使用价格昂贵的激光雷达和高精度定位传感器来采集点云数据，然后由专业技术人员对点云数据进行数据清洗、拼接、对齐、数据矢量化、索引等一系列操作，因此设备成本和对专业人员的技能水平的要求都非常高，使得高精度地图难以大规模部署，并极大地限制了高精度地图的更新频率。另外，通常的高精度地图的制作过程的每个环节都需要人工参与，这也极大地限制了高精度地图的制作效率。另外，在通常的高精度地图的制作过程中，为了同时获得场景的结构和颜色信息，往往需要同时使用相机和激光雷达传感器，这必然引入了相机与激光雷达的标定和同步等处理，极大地增加了系统和制作过程的复杂度。
在现有的高精度地图数据制作软件(以下简称软件)中，通常导入测绘采集到的激光点云数据作为背景，由作业员目视地物所在点云，鼠标依次拾取地物轮廓处的点云，软件根据点云的三维坐标生成实际地物的模型。这种纯人工采集方式，效率较低。现有技术中一种效率较高的方式是，预先对点云数据做处理，识别出点云中的地物模型，但是这种自动化采集方式，对点云质量要求高，测绘采集的点云数据会存在点云空洞和轮廓不清晰的情况，导致无法识别出地物，或者地物外形尺寸错误的情况。
发明内容
本发明实施例提供一种基于锁定平面的地物制作方法和装置，通过交互式方式拾取地物内部一个清晰的点云作为种子点，软件自动识别所在平面，并根据模板生成特定尺寸的形状，人工简单修改状使其贴合点云轮廓，即可完成一次采集。
第一方面，本发明实施例提供一种基于锁定平面的地物制作方法，包括：
获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；
基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
作为优选的，获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，具体包括：
将每个点云块的3D包围盒投影为屏幕的2D包围盒，计算鼠标的2D坐标是否在点云的2D包围盒内，将满足条件的点云块加入到集合P中；
将鼠标2D点反投影为鼠标3D点，将集合P中的第i个点云块取出(i＝0,…,n)，根据点云块的八叉树，定位到鼠标3D点，计算鼠标3D点在点云子块中的最近点npt[i]，npt[0]…npt[i]组成集合NPt；
取集合NPt中距离最小的点为点云种子点。
作为优选的，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面前，还包括：
以点云种子点为中心，生成一块n*n*n的矩形包围盒，以所述矩形包围盒切割原始点云块，生成一个新的点云块。
作为优选的，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面，具体包括：
基于点云随机采样一致性分割方法，根据预设距离阈值在所述矩形点云块内提取出点云特征平面，并得到平面模型参数，基于所述平面模型参数计算平面法向量V。
作为优选的，基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，具体包括：
根据平面模型参数，在(x,y,0)平面内绘制一个特征地物形状，得到点集Pt{p0,…,pn}；
计算出由(0,0,1)向量到平面法向量V的旋转矩阵T；
对点集Pt中每个点执行旋转矩阵T，得到地物在点云特征平面内的坐标。
作为优选的，还包括：
若判断获知需要修改，将反馈至作业人员修改特征地物形状，以使特征地物形状贴合地物点云轮廓；
接收作业人员修改后的特征地物形状，基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
第二方面，本发明实施例提供一种基于锁定平面的地物制作装置，包括：
第一模块，获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；
第二模块，基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面实施例所述基于锁定平面的地物制作方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述基于锁定平面的地物制作方法的步骤。
本发明实施例提供的一种基于锁定平面的地物制作方法和装置，通过交互式方式实现地物的采集，效率高于人工采集方式，解决了自动识别方式对点云质量要求高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为根据本发明实施例的基于锁定平面的地物制作方法流程框图；
图2为根据本发明实施例的一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在现有的高精度地图数据制作软件(以下简称软件)中，通常导入测绘采集到的激光点云数据作为背景，由作业员目视地物所在点云，鼠标依次拾取地物轮廓处的点云，软件根据点云的三维坐标生成实际地物的模型。这种纯人工采集方式，效率较低。现有技术中一种效率较高的方式是，预先对点云数据做处理，识别出点云中的地物模型，但是这种自动化采集方式，对点云质量要求高，测绘采集的点云数据会存在点云空洞和轮廓不清晰的情况，导致无法识别出地物，或者地物外形尺寸错误的情况。
因此，本发明实施例提出一种基于锁定平面的地物制作方法和装置，通过交互式方式实现地物的采集，效率高于人工采集方式，解决了自动识别方式对点云质量要求高的问题。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。
图1为本发明实施例提供一种基于锁定平面的地物制作方法，包括：
本发明实施例提供一种基于锁定平面的地物制作方法，包括：
获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；
基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
在本实施例中，作为一种优选的实施方式，作业人员在地图制造软件中找到地物的点云，在地物内点云清晰的位置点击鼠标，拾取一个点云上的三维点作为种子点；制图软件根据种子点，在附近点云识别出一个平面；制图软件在该平面内，以种子点为中心，绘制一个特定的形状，尺寸由模板预先设置；作业人员可以修改形状的尺寸，使其贴合点云轮廓。人工采集地物时，需要人工拾取地物轮廓的每一个点云，效率低，并且当轮廓处点云不清晰时，无法拾取到点；自动采集方法效率高，但是当地物轮廓处点云不清晰时，同样无法识别出地物轮廓，或者轮廓不准确。通过交互式方式实现地物的采集，效率高于人工采集方式，解决了自动识别方式对点云质量要求高的问题。
在上述实施例的基础上，获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，具体包括：
将每个点云块的3D包围盒(8个点)投影为屏幕的2D包围盒，计算鼠标的2D坐标是否在点云的2D包围盒内，将满足条件的点云块加入到集合P中；
将鼠标2D点反投影为鼠标3D点，将集合P中的第i个点云块取出(i＝0,…,n)，根据点云块的八叉树，定位到鼠标3D点，即快速定位到鼠标3D点在点云块的哪个子块中，计算鼠标3D点在点云子块中的最近点npt[i]，npt[0]…npt[i]组成集合NPt；
取集合NPt中距离最小的点为点云种子点。
在上述各实施例的基础上，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面前，还包括：
以点云种子点为中心，生成一块n*n*n的矩形包围盒，以所述矩形包围盒切割原始点云块，生成一个新的点云块。
在上述各实施例的基础上，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面，具体包括：
基于点云随机采样一致性分割方法，根据预设距离阈值在所述矩形点云块内提取出点云特征平面，并得到平面模型参数，基于所述平面模型参数计算平面法向量V。该方法需要传入距离阈值，即“距离阈值”内的点将被认为是局内点。如果成功识别出平面，将返回平面模型参数。
在上述各实施例的基础上，基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状(可以为任意形状)，具体包括：
根据平面模型参数，在(x,y,0)平面内绘制一个特征地物形状(由作业人员提前设定形状和标准尺寸)，得到点集Pt{p0,…,pn}；
计算出由(0,0,1)向量到平面法向量V的旋转矩阵T；
对点集Pt中每个点执行旋转矩阵T，得到地物在点云特征平面内的坐标。
在上述各实施例的基础上，还包括：
若判断获知需要修改，将反馈至作业人员修改特征地物形状，以使特征地物形状贴合地物点云轮廓；
接收作业人员修改后的特征地物形状，基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
第二方面，本发明实施例提供一种基于锁定平面的地物制作装置，包括：
第一模块，获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；
第二模块，基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
本发明实施例提供了本发明实施例提供了一种电子设备，如图2所示，该服务器可以包括：处理器(processor)201、通信接口(Communications Interface)202、存储器(memory)203和通信总线204，其中，处理器201，通信接口202，存储器203通过通信总线204完成相互间的通信。处理器201可以调用存储器203中的逻辑指令，以执行上述各实施例提供的基于锁定平面的地物制作方法，例如包括：获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的基于锁定平面的地物制作方法，例如包括：获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
综上所述，本发明实施例提供一种基于锁定平面的地物制作方法和装置，获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。通过交互式方式实现地物的采集，效率高于人工采集方式，解决了自动识别方式对点云质量要求高的问题。
本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于锁定平面的地物制作方法，其特征在于，包括：
获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；
基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
2.根据权利要求1所述的基于锁定平面的地物制作方法，其特征在于，获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，具体包括：
将每个点云块的3D包围盒投影为屏幕的2D包围盒，计算鼠标的2D坐标是否在点云的2D包围盒内，将满足条件的点云块加入到集合P中；
将鼠标2D点反投影为鼠标3D点，将集合P中的第i个点云块取出(i＝0,…,n)，根据点云块的八叉树，定位到鼠标3D点，计算鼠标3D点在点云子块中的最近点npt[i]，npt[0]…npt[i]组成集合NPt；
取集合NPt中距离最小的点为点云种子点。
3.根据权利要求1所述的基于锁定平面的地物制作方法，其特征在于，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面前，还包括：
以点云种子点为中心，生成一块n*n*n的矩形包围盒，以所述矩形包围盒切割原始点云块，生成一个新的点云块。
4.根据权利要求3所述的基于锁定平面的地物制作方法，其特征在于，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面，具体包括：
基于点云随机采样一致性分割方法，根据预设距离阈值在所述矩形点云块内提取出点云特征平面，并得到平面模型参数，基于所述平面模型参数计算平面法向量V。
5.根据权利要求4所述的基于锁定平面的地物制作方法，其特征在于，基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，具体包括：
根据平面模型参数，在(x,y,0)平面内绘制一个特征地物形状，得到点集Pt{p0,…,pn}；
计算出由(0,0,1)向量到平面法向量V的旋转矩阵T；
对点集Pt中每个点执行旋转矩阵T，得到地物在点云特征平面内的坐标。
6.根据权利要求5所述的基于锁定平面的地物制作方法，其特征在于，还包括：
若判断获知需要修改，将反馈至作业人员修改特征地物形状，以使特征地物形状贴合地物点云轮廓；
接收作业人员修改后的特征地物形状，基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
7.一种基于锁定平面的地物制作装置，其特征在于，包括：
第一模块，获取作业人员拾取地物点云作为点云种子点，以所述点云种子点为中心，基于点云随机采样一致性分割方法在所述点云种子点周边识别出一个点云特征平面；
第二模块，基于预设的形状和尺寸，在所述点云特征平面内绘制特征地物形状，以供作业人员判断是否需要修改所述特征地物形状，使特征地物形状贴合地物点云轮廓，若判断获知不需要修改，则基于所述特征地物形状获取地物的3D坐标。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于锁定平面的地物制作方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于锁定平面的地物制作方法的步骤。
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