CN111192216B - 一种车道线平滑处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种车道线平滑处理方法及系统，方法包括：读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置；基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度；基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据。本发明实施例提供的一种车道线平滑处理方法及系统，可以消除车道线中尖角的部分，得到平滑度较好的车道线特征形点，为后续车辆引导提供更好的支持，方法执行简便快捷，鲁棒性高，可以适应2D和3D的车道线形点数据，可以适应各种距离的尖角场景。

Description

一种车道线平滑处理方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种车道线平滑处理方法及系统。

背景技术

在自动驾驶领域，为准确控制车辆行驶，常涉及到高精度地图的绘制，高精度地图绘制的过程中，需要路面的车道线形点数据，给自动驾驶车提供车道级的驾驶指引。当自动驾驶车辆的传感器受到大雾、冰雹、大雨等恶劣天气影响下出现失灵的情况时，车辆可以通过车内储存的高精度地图数据了解到周围的基本路况，来进行后续的行驶。同时，高精度地图也能让自动驾驶车辆对超出正常视野范围的路况信息进行处理。由于生成的高精度地图是由多段直线段组成，不可避免的在一些地方会出现角度尖锐的部分，智能驾驶车辆在依靠高精地图行驶中可能出现不停的微小变向，使得行驶安全性和舒适性大大降低。

因此需要将车道性进行平滑处理避免行驶过程中错误变向问题，提高安全性和舒适性。

发明内容

本发明实施例提供一种车道线平滑处理方法，用以解决智能驾驶车辆在依靠高精地图行驶中可能出现不停的微小变向，使得行驶安全性和舒适性降低的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种车道线平滑处理方法，包括：

读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置；

基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度；

基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据。

进一步，所述从所述车道线数据中确定尖角数据点位置，包括：

计算已生成车道线数据中相邻两个向量之间的夹角，将夹角大于预设阈值的位置确定为所述尖角数据点位置。

进一步，所述基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度，包括：

根据不同的尖角数据点位置情况，确定对应切线长度选择方式，所述尖角数据点位置情况包括尖角是线段起点和尖角是线段终点。

进一步，所述基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，包括：

分割内切圆优化区域；

插入内切圆曲线。

进一步，所述分割内切圆优化区域，包括：

计算线段中每个点到尖点的距离满足的条件的目标点，并在所述目标点与尖点形成的线段上进行插值。

进一步，所述插入内切圆曲线，包括：

计算内切圆圆心和半径；

在圆的平面内插入内切圆圆弧并将圆弧旋转。

进一步，所述输出平滑后数据，包括：

按照未处理区域和处理区域依次排列的顺序将数据进行存储并输出。

第二方面，本发明实施例还提供了一种车道线平滑处理系统，包括：

尖角确定模块，用于读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置；

切线计算模块，用于基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度；

平滑模块，用于基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据。

第三方面，本发明实施例提供了一种无线承载处理设备，包括：

处理器、存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述所述的一种车道线平滑处理方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述车道线平滑处理方法。

本发明实施例提供的一种车道线平滑处理方法及系统，可以消除车道线中尖角的部分，得到平滑度较好的车道线特征形点，为后续车辆引导提供更好的支持，方法执行简便快捷，鲁棒性高，可以适应2D和3D的车道线形点数据，可以适应各种距离的尖角场景。

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是本发明实施例提供的一种车道线平滑处理方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种车道线平滑处理系统结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电子设备的结构框图。

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做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。

目前，高精度地图在快速生成过程中，车道线是由分段直线段组成，不可避免地在车道线曲线部分出现折角尖锐的部分，尤其在曲率半径较小的地方(如：车道线增减部分)，对后续车辆引导造成影响，使车辆行驶中的安全性及舒适性降低。

针对上述情况，图1是本发明实施例提供的一种车道线平滑处理方法流程示意图，如图1所示，包括：

101、读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置；

102、基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度；

103、基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据。

具体的，在步骤101中，本发明实施例首先会读取输入文件，即车道线数据，然后对文件中的相应的字段进行确定，如若存在按照一定的顺序提取数据，提取的目标是满足角度要求的尖角数据。

进一步的，在步骤102中，对进入尖角到圆弧的切线长度计算，根据输入尖角相关数据，通过给定的判断规则确定相应的尖角到圆弧的切线长度。

最后，在步骤103中，通过确定的尖角到圆弧的切线长度计算内切圆的圆心和半径，为了方便计算内切圆圆弧，在平面内将曲线旋转至内切圆圆弧对应的弦垂直于y轴，在旋转后圆弧端点的横坐标之间取点，并根据圆的公式计算纵坐标值，同时对各点的z值进行插值，最后将圆弧点的横坐标和纵坐标反方向旋转到原来坐标下，完成圆弧平滑，最后输出处理后数据。

本发明实施例提供的一种车道线平滑处理方法，可以消除车道线中尖角的部分，得到平滑度较好的车道线特征形点，为后续车辆引导提供更好的支持，方法执行简便快捷，鲁棒性高，可以适应2D和3D的车道线形点数据，可以适应各种距离的尖角场景。

在上述实施例的基础上，所述从所述车道线数据中确定尖角数据点位置，包括：

计算已生成车道线数据中相邻两个向量之间的夹角，将夹角大于预设阈值的位置确定为所述尖角数据点位置。

本发明实施例会从已生成的车道线数据中将夹角为尖角的位置索引出。具体的，计算已生成车道线数据中相邻两个向量之间的夹角，此夹角是车道线趋势方向下向量夹角。记录夹角大于给定阈值的数据点索引。

在上述实施例的基础上，所述基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度，包括：

根据不同的尖角数据点位置情况，确定对应切线长度选择方式，所述尖角数据点位置情况包括尖角是线段起点和尖角是线段终点。

由上述实施例的内容可知，本发明实施例会选择合适的尖角到圆弧的切线长度，但由于车道线平滑处理，只对尖角部分进行圆弧过渡，其他部分则不进行处理，不应该改变车道线的整体形状和趋势，因此每个需要进行内切圆过渡的点所使用圆弧半径应该根据不同情况选择合适的圆弧半径。给定尖角到圆弧的切线段长度rad，尖角是line起点时，line的长度cur_dis，尖角是线段终点时，line的长度last_dis和尖角到圆弧的切线长度last_rad，确定尖角是线段起点时，尖角到圆弧的切线长度cur_rad，有如下四种情况：

A)当cur_dis大于2*rad且last_dis与last_rad的差值大于rad时，cur_rad的值为rad；

B)当cur_dis大于2*rad且last_dis与last_rad的差值小于等于rad时，cur_rad的值为last_dis与last_rad的差；

C)当cur_dis小于等于2*rad且cur_dis大于2*last_rad时，cur_rad的值为last_rad；

D)当cur_dis小于等于2*rad且cur_dis小于等于2*last_rad时，cur_rad的值为last_rad/2。

在上述实施例的基础上，所述基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，包括：

分割内切圆优化区域；

插入内切圆曲线。

本发明实施例圆弧平滑过程主要是通过确定的尖角到圆弧的切线长度计算内切圆的圆心和半径，为了方便计算内切圆圆弧，在平面内将曲线旋转至内切圆圆弧对应的弦垂直于y轴，在旋转后圆弧端点的横坐标之间取点，并根据圆的公式计算纵坐标值，同时对各点的z值进行插值，最后将圆弧点的横坐标和纵坐标反方向旋转到原来坐标下，完成圆弧平滑，相应的过程即包括分割内切圆优化区域和插入内切圆曲线两部分。

在上述实施例的基础上，所所述分割内切圆优化区域，包括：

计算线段中每个点到尖点的距离满足的条件的目标点，并在所述目标点与尖点形成的线段上进行插值。

由上述实施例的内容可知，本发明实施例会分割内切圆优化区域，由于采用内切圆圆弧进行尖角过渡，这就要求存在尖点所在的两段line上的点到尖点的距离等于上述四种情况确定的cur_rad。同时line是由多个线段组成，每个线段的斜率不一定相同但相近，无法通过line的起止点进行插值。因此，计算line中每个点p_i到尖点t的距离d_i，选择满足d_i-1<rad且d_i≥rad条件时的点p_i，在点p_i与尖点形成的线段上插入点p，使点p到尖点的距离等于上述四种情况确定的cur_rad，同时删除原来line中点p_i到尖点之间的点。

在上述实施例的基础上，所述插入内切圆曲线，包括：

计算内切圆圆心和半径；

在圆的平面内插入内切圆圆弧并将圆弧旋转。

由上述实施例的内容可知，本发明实施例需要进行圆弧平滑，具体的，插入内切圆曲线，根据尖点t和内切圆弧的端点p_s，p_e，计算内切圆的圆心O和半径r，进而计算点p_s，p_e之间的劣弧，具体步骤如下：

A)计算内切圆的圆心O和半径r，根据条件Op_s⊥tp_s和Ot⊥p_sp_e，得到内切圆圆心O的坐标，再计算||Op_s||得到半径r；

B)旋转点p_s，p_e，旋转函数以圆心O为旋转中心，旋转角度以逆时针为正方向，旋转角度大小是向量与y轴夹角。为判断旋转角度的方向，计算向量与x轴和y轴的夹角分别为sita_x，sita_y，若sita_x大于90°，sita_y变为-sita_y，否则sita_y不变，将点p_s，p_e旋转；

C)计算点p_s，p_e之间的劣弧，将旋转后的点p_s，p_e的横坐标之间进行等分取值，根据公式计算每个点的纵坐标，每个点的z值，通过点p_s，p_e的z值进行线性插值，然后将每组点按B中的公式以B中旋转角度相反方向进行旋转，得到原来曲线的圆弧平滑曲线。

在上述实施例的基础上，所述输出平滑后数据，包括：

按照未处理区域和处理区域依次排列的顺序将数据进行存储并输出。

由上述实施例的内容可知，通过本发明实施例的方式能够对数据进行切割，本发明实施例在切割的基础上在数据存储时将数据按照未处理区域和处理区域依次顺序连贯的方式进行数据存储，再讲数据存储完成后进行输出去重，从而避免出现重复点，以免对后续处理造成影响，最后按照要求的字段进行输出。

图2是本发明实施例提供的一种车道线平滑处理系统结构示意图，如图2所示，包括：尖角确定模块201、切线计算模块202以及平滑模块203，其中：

尖角确定模块201用于读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置；

切线计算模块202用于基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度；

平滑模块203用于基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据。

具体的如何利用尖角确定模块201、切线计算模块202以及平滑模块203进行车道线平滑处理的方法可参见上述实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本发明实施例提供的一种车道线平滑处理系统，可以消除车道线中尖角的部分，得到平滑度较好的车道线特征形点，为后续车辆引导提供更好的支持，方法执行简便快捷，鲁棒性高，可以适应2D和3D的车道线形点数据，可以适应各种距离的尖角场景。

在上述实施例的基础上，所述尖角确定模块具体用于：

计算已生成车道线数据中相邻两个向量之间的夹角，将夹角大于预设阈值的位置确定为所述尖角数据点位置。

在上述实施例的基础上，所述切线计算模块具体用于：

根据不同的尖角数据点位置情况，确定对应切线长度选择方式，所述尖角数据点位置情况包括尖角是线段起点和尖角是线段终点。

在上述实施例的基础上，所述平滑模块包括：

分割内切圆优化区域；

插入内切圆曲线。

在上述实施例的基础上，所述分割内切圆优化区域，包括：

计算线段中每个点到尖点的距离满足的条件的目标点，并在所述目标点与尖点形成的线段上进行插值。

在上述实施例的基础上，所述插入内切圆曲线，包括：

计算内切圆圆心和半径；

在圆的平面内插入内切圆圆弧并将圆弧旋转。

在上述实施例的基础上，所述平滑模块还用于：

按照未处理区域和处理区域依次排列的顺序将数据进行存储并输出。

本发明实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

图3是本发明实施例提供的电子设备的结构框图，参照图3，所述无线承载处理设备，包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行如下方法：读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置；基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度；基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据。

本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置；基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度；基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置；基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度；基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据。

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或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 (8)

1.一种车道线平滑处理方法，其特征在于，包括：

读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置，具体包括：计算已生成车道线数据中相邻两个向量之间的夹角，将夹角大于预设阈值的位置确定为所述尖角数据点位置；

基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度，具体包括：根据不同的尖角数据点位置情况，确定对应切线长度选择方式，所述尖角数据点位置情况包括尖角是线段起点和尖角是线段终点，包括以下四种情况：

A)当cur_dis大于2*rad且last_dis与last_rad的差值大于rad时，cur_rad的值为rad；

B)当cur_dis大于2*rad且last_dis与last_rad的差值小于等于rad时，cur_rad的值为last_dis与last_rad的差；

C)当cur_dis小于等于2*rad且cur_dis大于2*last_rad时，cur_rad的值为last_rad；

D)当cur_dis小于等于2*rad且cur_dis小于等于2*last_rad时，cur_rad的值为last_rad/2；

其中rad为定尖角到圆弧的切线段长度，cur_dis为尖角是线段起点时，线段的长度，cur_rad为尖角是线段起点时，尖角到圆弧的切线长度，last_dis为尖角是线段终点时，线段的长度，last_rad为尖角是线段终点时，尖角到圆弧的切线长度；

基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据，具体为：

A)计算内切圆的圆心O和半径r，根据条件Op_s⊥tp_s和Ot⊥p_sp_e，得到内切圆圆心O的坐标，再计算||Op_s||得到半径r；

B)旋转点p_s，p_e，旋转函数以圆心O为旋转中心，旋转角度以逆时针为正方向，旋转角度大小是向量Ot与y轴夹角，为判断旋转角度的方向，计算向量Ot与x轴和y轴的夹角分别为sita_x，sita_y，若sita_x大于90°，sita_y变为-sita_y，否则sita_y不变，将点p_s，p_e旋转；

C)计算点p_s，p_e之间的劣弧，将旋转后的点p_s，p_e的横坐标之间进行等分取值，根据公式y＝O_y+r²-(O_x-x)²，计算每个点的纵坐标，每个点的z值，通过点p_s，p_e的z值进行线性插值，然后将每组点按B中的公式以B中旋转角度相反方向进行旋转，得到原来曲线的圆弧平滑曲线；

其中t为尖点位置，p_s，p_e内切圆弧的端点，O和r为内切圆的圆心和半径，x、y、z为尖点坐标值。

2.根据权利要求1所述的车道线平滑处理方法，其特征在于，所述基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，包括：

分割内切圆优化区域；

插入内切圆曲线。

3.根据权利要求2所述的车道线平滑处理方法，其特征在于，所述分割内切圆优化区域，包括：

计算线段中每个点到尖点的距离满足的条件的目标点，并在所述目标点与尖点形成的线段上进行插值。

4.根据权利要求2所述的车道线平滑处理方法，其特征在于，所述插入内切圆曲线，包括：

计算内切圆圆心和半径；

在圆的平面内插入内切圆圆弧并将圆弧旋转。

5.根据权利要求1所述的车道线平滑处理方法，其特征在于，所述输出平滑后数据，包括：

按照未处理区域和处理区域依次排列的顺序将数据进行存储并输出。

6.一种车道线平滑处理系统，其特征在于，包括：

尖角确定模块，用于读取已生成的车道线数据，并从所述车道线数据中确定尖角数据点位置，具体包括：计算已生成车道线数据中相邻两个向量之间的夹角，将夹角大于预设阈值的位置确定为所述尖角数据点位置；

切线计算模块，用于基于所述尖角数据点位置，确定尖角到圆弧的切线长度，具体包括：根据不同的尖角数据点位置情况，确定对应切线长度选择方式，所述尖角数据点位置情况包括尖角是线段起点和尖角是线段终点，包括以下四种情况：

A)当cur_dis大于2*rad且last_dis与last_rad的差值大于rad时，cur_rad的值为rad；

B)当cur_dis大于2*rad且last_dis与last_rad的差值小于等于rad时，cur_rad的值为last_dis与last_rad的差；

C)当cur_dis小于等于2*rad且cur_dis大于2*last_rad时，cur_rad的值为last_rad；

D)当cur_dis小于等于2*rad且cur_dis小于等于2*last_rad时，cur_rad的值为last_rad/2；

其中rad为定尖角到圆弧的切线段长度，cur_dis为尖角是线段起点时，线段的长度，cur_rad为尖角是线段起点时，尖角到圆弧的切线长度，last_dis为尖角是线段终点时，线段的长度，last_rad为尖角是线段终点时，尖角到圆弧的切线长度；

平滑模块，用于基于所述尖角到圆弧的切线长度，进行圆弧平滑，并输出平滑后数据，具体为：

A)计算内切圆的圆心O和半径r，根据条件Op_s⊥tp_s和Ot⊥p_sp_e，得到内切圆圆心O的坐标，再计算||Op_s||得到半径r；

B)旋转点p_s，p_e，旋转函数以圆心O为旋转中心，旋转角度以逆时针为正方向，旋转角度大小是向量Ot与y轴夹角，为判断旋转角度的方向，计算向量Ot与x轴和y轴的夹角分别为sita_x，sita_y，若sita_x大于90°，sita_y变为-sita_y，否则sita_y不变，将点p_s，p_e旋转；

C)计算点p_s，p_e之间的劣弧，将旋转后的点p_s，p_e的横坐标之间进行等分取值，根据公式y＝O_y+r²-(O_x-x)²，计算每个点的纵坐标，每个点的z值，通过点p_s，p_e的z值进行线性插值，然后将每组点按B中的公式以B中旋转角度相反方向进行旋转，得到原来曲线的圆弧平滑曲线；

其中t为尖点位置，p_s，p_e内切圆弧的端点，O和r为内切圆的圆心和半径，x、y、z为尖点坐标值。

7.一种无线承载处理设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至5任一所述的方法。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5任一项所述的方法。

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