CN112509452B - 基于道路结构的地面标线融合方法及系统、服务器及介质 - Google Patents

基于道路结构的地面标线融合方法及系统、服务器及介质 Download PDF

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CN112509452B CN202011464141.0A CN202011464141A CN112509452B CN 112509452 B CN112509452 B CN 112509452B CN 202011464141 A CN202011464141 A CN 202011464141A CN 112509452 B CN112509452 B CN 112509452B
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Abstract

本发明公开了一种基于道路结构的地面标线融合方法及系统、服务器及介质，其通过将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；并根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；再根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；最后对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置，从而基于附近地图要素实现地面标线的融合，使输出的地面标线具有更好的位置精度，能够更好的为车辆行驶决策提供帮助。

Description

基于道路结构的地面标线融合方法及系统、服务器及介质
技术领域
本发明涉及车辆自动驾驶技术领域，尤其是涉及一种基于道路结构的地面标线融合方法及系统、服务器及介质。
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，高精度地图绘制的地面标线数据，参与自动驾驶车的行驶决策。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，车辆可以通过已知高精度地图中的地面标线数据决策行驶行为。由于地面标线采集过程中因设备等因素的原因导致采集的地面标线出现位置上的误差，如果在融合过程中不将偏离较大的地面标线移动到正确的位置或者过滤，可能出现自动驾驶车辆行驶时进入错误车道，导致行驶安全性和舒适性大大降低；因此需要将地面标线进行融合，提高安全性和舒适性。为此，需要使用一种融合方法对地面标线偏离较大的数据进行处理。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于道路结构的地面标线融合方法及系统、服务器及介质，解决现有地面标线采集过程中因设备等因素的原因导致出现误差，从而造成自动驾驶车辆行驶时进入错误车道的问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案第一方面提供一种基于道路结构的地面标线融合方法，其包括如下步骤：
获取地面标线的中心点，并将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，求取每一个片段道路的中心点以及每一个片段道路中包含的每一条车道线的中心点；
根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；
根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；
根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；
对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，并根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置。
本发明第二方面提供一种基于道路结构的地面标线融合系统，其包括如下功能模块：
数据预处理模块，用于获取地面标线的中心点，并将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，求取每一个片段道路的中心点以及每一个片段道路中包含的每一条车道线的中心点；
道路定位模块，用于根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；
车道定位模块，用于根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；
中心点调整模块，用于根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；
位置融合模块，用于对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，并根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置。
本发明第三方面提供一种服务器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于道路结构的地面标线融合方法的步骤。
本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于道路结构的地面标线融合方法的步骤。
与现有技术相比，本发明通过将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；并根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；再根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；最后对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置，从而基于附近地图要素实现地面标线的融合，使输出的地面标线具有更好的位置精度，能够更好的为车辆行驶决策提供帮助。
附图说明
图1是本发明实施例所述的一种基于道路结构的地面标线融合方法的流程框图；
图2是图1中步骤S5的子流程框图；
图3是本发明实施例所述的另一种基于道路结构的地面标线融合方法的流程框图；
图4是图3中步骤S5a的子流程框图；
图5是本发明实施例所述的一种基于道路结构的地面标线融合系统的模块框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种基于道路结构的地面标线融合方法，其包括如下步骤：
S1、获取地面标线的中心点，并将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，求取每一个片段道路的中心点以及每一个片段道路中包含的每一条车道线的中心点。
具体的，采集到的地面标线数据为四个点表示的矩形框，设四个顶点记为A,B,C,D，假设AB为左长边线、CD为右长边线，其所在直线方向与最近车道线方向平行，通过取A,B,C,D四个顶点坐标的均值得到地面标线的中心点C的坐标。
将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，形成片段道路数据集Ω0＝{R1,R2,…,Rn}，每个片段道路R由多条车道线组成，设每条车道线的长度为5米，每个片段道路的中心点为C0,所述片段道路的中心点C0与地面标线中心点C的求取方法一样，通过片段道路四个顶点坐标的均值得到片段道路的中心点坐标，。所述片段道路中包含多条车道线，每个片段道路内车道线个数集为Ω1＝{q1,q2,…,qn}，车道线的中心点坐标为车道线两端顶点坐标的均值，每条车道线有一个中心点和方向向量，即
Figure BDA0002832500410000051
S2、根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路。
即计算地面标线的中心点与每一个片段道路的中心点之间的欧拉距离，选择欧拉距离最小的片段道路为该地面标线所在的片段道路；具体如下：
计算地面标线中心点C与每一个片段道路中心点C01,C02,…,C0n的欧拉距离d01,d02,…,d0n，选择与地面标线中心点C距离最小的片段道路，即为该地面标线所在的片段道路R*。
S3、根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道。
即计算地面标线的中心点与所在片段道路中每一条车道线的中心点之间的欧拉距离，选择两个最小欧拉距离对应的两条车道线所属车道作为该地面标线所在的车道；具体如下：
计算C与片段道路R*中每条车道线的中心点C11,C12,…,
Figure BDA0002832500410000052
的欧拉距离d11,d12,…,
Figure BDA0002832500410000061
地面标线的方向向量
Figure BDA0002832500410000062
从片段道路R*中选择距离C最近的两个车道线l0,l1，l0,l1为地面标线边线中心点所在车道的两条车道线。
S4、根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整。
即将地面标线的中心点投影至所在车道的车道中心线上，将投影点作为地面标线的调整中心点；具体如下：
计算车道线l0,l1的中心点Cl01，计算向量
Figure BDA0002832500410000063
在经过点Cl01且平行于
Figure BDA0002832500410000064
的直线上的垂点C'作为调整后地面标线的中心点，设车道线l0为左侧车道线，车道线l1为右侧车道线。
S5、对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，并根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置。
如图2所示，所述步骤S5包括如下步骤：
S51、对同一种地面标线的中心点进行聚类，聚类特征为空间坐标,计算每一类地面标线的中心点坐标；
S52、根据中心点与地面标线两长条边的位置关系，计算得到两长条边四个顶点的位置坐标；
S53、根据四个顶点的位置坐标确定最终地面标线位置。
具体的，对同一种地面标线的集合Q中所有地面标线中心点进行聚类，聚类特征为空间坐标x,y,z,采用密度聚类法或者与密度聚类相似的聚类方法或者改进k均值聚类法等非监督聚类方法，聚类半径设置为3米，计算每一类地面标线的中心点C2坐标。
设最终地面标线的四个顶点为A'、B'、C'、D',设A'B'为左长边线、C'D'为右长边线，CA'B'为调整后地面标线的左侧车道线A'B'的中点，CC'D'为调整后地面标线的左侧车道线C'D'的中点，CA'B'C2为点CA'B'和点C2之间的距离，CC'D'C2为点CC'D'和点C2之间的距离，由于已经计算得到地面标线的中心点C2坐标，在满足
Figure BDA0002832500410000071
与方向向量
Figure BDA0002832500410000072
垂直的情况下，能够计算得到点CA'B'、CC'D'的坐标。
在满足条件1：
Figure BDA0002832500410000073
条件2：
Figure BDA0002832500410000074
和条件3：
Figure BDA0002832500410000075
与方向向量
Figure BDA0002832500410000076
平行的情况下，能够计算得到点A'和B'的坐标。同理，在满足条件1：
Figure BDA0002832500410000077
条件2：
Figure BDA0002832500410000078
和条件3：
Figure BDA0002832500410000079
与方向向量
Figure BDA00028325004100000710
平行的情况下，得到地面标线另外两个点C'和D'，进而得到新的矩形A'B'C'D',即为调整完毕的地面标线。
当需要同时对所有类别的地面标线进行聚类分析时，在对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类之前，需要先对所有不同地面标线调整后的中心点进行聚类；如图3所示，所述步骤S5a包括：
S5a、先对所有不同地面标线调整后的中心点进行聚类，再对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，并根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置。
此时，如图4所示，所述步骤S5a包括如下步骤：
S5a1、获取中心点调整后所有种类地面标线的聚类特征集，通过聚类特征集对所有种类地面标线进行一次聚类得到地面标线聚类集合，
S5a2、对地面标线聚类集合中每一类中的地面标线中心点进行二次聚类，聚类特征为空间坐标,计算每类的中心点坐标；
S5a3、根据中心点与地面标线两长条边的位置关系，计算得到两长条边四个顶点的位置坐标，进而得到所有种类地面标线的最终地面标线位置。
具体的，获取中心点调整后所有种类地面标线的聚类特征集Ω1＝{Fc1，Fc2……Fcn}，聚类特征F包含调整后的中心点坐标、左侧车道线l0的编号和右侧车道线l1的编号，设中心点为Pcn(x,y,z)。
对聚类特征集Ω1进行一次聚类，采用密度聚类法或者与密度聚类相似的聚类方法或者改进k均值聚类法等非监督聚类方法，聚类半径设置为15米，得到聚类集合Ω2＝{Qc1，Qc2……Qcm}，其中，聚类结果中每一类地面标线的集合为Qcm。
对地面标线聚类集合Q中每一类地面标线中心点进行二次聚类，聚类特征为空间坐标x,y,z；采用密度聚类法或者与密度聚类相似的聚类方法或者改进k均值聚类法等非监督聚类方法，聚类半径设置为3米，计算每一类地面标线的中心点C2坐标。
设最终地面标线的四个顶点为A'、B'、C'、D',设A'B'为左长边线、C'D'为右长边线，CA'B'为调整后地面标线的左侧车道线A'B'的中点，CC'D'为调整后地面标线的左侧车道线C'D'的中点，CA'B'C2为点CA'B'和点C2之间的距离，CC'D'C2为点CC'D'和点C2之间的距离，由于已经计算得到地面标线的中心点C2坐标，在满足
Figure BDA0002832500410000081
与方向向量
Figure BDA0002832500410000082
垂直的情况下，能够计算得到点CA'B'、CC'D'的坐标。
在满足条件1：
Figure BDA0002832500410000083
条件2：
Figure BDA0002832500410000084
和条件3：
Figure BDA0002832500410000085
与方向向量
Figure BDA0002832500410000086
平行的情况下，能够计算得到点A'和B'的坐标。同理，在满足条件1：
Figure BDA0002832500410000087
条件2：
Figure BDA0002832500410000088
和条件3：
Figure BDA0002832500410000089
与方向向量
Figure BDA0002832500410000091
平行的情况下，得到地面标线另外两个点C'和D'，进而得到新的矩形A'B'C'D',即为调整完毕的地面标线。
本发明所述基于道路结构的地面标线融合方法，其通过将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；并根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；再根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；最后对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置，从而基于附近地图要素实现地面标线的融合，使输出的地面标线具有更好的位置精度，能够更好的为车辆行驶决策提供帮助。
如图5所示，本发明实施例还公开了一种基于道路结构的地面标线融合系统，其包括如下功能模块：
数据预处理模块10，用于获取地面标线的中心点，并将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，求取每一个片段道路的中心点以及每一个片段道路中包含的每一条车道线的中心点；
道路定位模块20，用于根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；
车道定位模块30，用于根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；
中心点调整模块40，用于根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；
位置融合模块50，用于对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，并根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置。
本实施例一种基于道路结构的地面标线融合系统的执行方式与上述基于道路结构的地面标线融合方法基本相同，故不作详细赘述。
本实施例服务器为提供计算服务的设备，通常指具有较高计算能力，通过网络提供给多个消费者使用的计算机。该实施例的服务器包括：存储器、处理器以及系统总线，所述存储器包括存储其上的可运行的程序，本领域技术人员可以理解，本实施例的终端设备结构并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
存储器可用于存储软件程序以及模块，处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
在存储器上包含一种基于道路结构的地面标线融合方法的可运行程序，所述可运行程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由处理器执行，以完成信息的获取及实现过程，所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述服务器中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割为数据预处理模块、道路定位模块、车道定位模块、中心点调整模块、位置融合模块。
处理器是服务器的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，执行终端的各种功能和处理数据，从而对终端进行整体监控。可选的，处理器可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器中。
系统总线是用来连接计算机内部各功能部件，可以传送数据信息、地址信息、控制信息，其种类可以是例如PCI总线、ISA总线、VESA总线等。处理器的指令通过总线传递至存储器，存储器反馈数据给处理器，系统总线负责处理器与存储器之间的数据、指令交互。当然系统总线还可以接入其他设备，例如网络接口、显示设备等。
所述服务器应至少包括CPU、芯片组、内存、磁盘系统等，其他构成部件在此不再赘述。
在本发明实施例中，该终端所包括的处理器执行的可运行程序具体为：一种基于道路结构的地面标线融合方法，其包括如下步骤：
获取地面标线的中心点，并将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，求取每一个片段道路的中心点以及每一个片段道路中包含的每一条车道线的中心点；
根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；
根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；
根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；
对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，并根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实施例的模块、单元和/或方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上所述，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 (10)

1.一种基于道路结构的地面标线融合方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取地面标线的中心点，并将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，求取每一个片段道路的中心点以及每一个片段道路中包含的每一条车道线的中心点；
根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；
根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；
根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；
对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，并根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置。
2.根据权利要求1所述基于道路结构的地面标线融合方法，其特征在于，所述根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；包括:
计算地面标线的中心点与每一个片段道路的中心点之间的欧拉距离，选择欧拉距离最小的片段道路为该地面标线所在的片段道路。
3.根据权利要求1所述基于道路结构的地面标线融合方法，其特征在于，所述根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；包括：
计算地面标线的中心点与所在片段道路中每一条车道线的中心点之间的欧拉距离，选择两个最小欧拉距离对应的两条车道线所属车道作为该地面标线所在的车道。
4.根据权利要求1所述基于道路结构的地面标线融合方法，其特征在于，所述根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；包括：
将地面标线的中心点投影至所在车道的车道中心线上，将投影点作为地面标线的调整中心点。
5.根据权利要求1所述基于道路结构的地面标线融合方法，其特征在于，所述对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，并根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置；包括：
对同一种地面标线的中心点进行聚类，聚类特征为空间坐标,计算每一类地面标线的中心点坐标；
根据中心点与地面标线两长条边的位置关系，计算得到两长条边四个顶点的位置坐标；
根据四个顶点的位置坐标确定最终地面标线位置。
6.根据权利要求1所述基于道路结构的地面标线融合方法，其特征在于，在对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类之前，需要先对所有不同地面标线调整后的中心点进行聚类。
7.根据权利要求6所述基于道路结构的地面标线融合方法，其特征在于，所述在对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类之前，需要先对所有不同地面标线调整后的中心点进行聚类；包括：
获取中心点调整后所有种类地面标线的聚类特征集，通过聚类特征集对所有种类地面标线进行一次聚类得到地面标线聚类集合，
对地面标线聚类集合中每一类中的地面标线中心点进行二次聚类，聚类特征为空间坐标,计算每类的中心点坐标；
根据中心点与地面标线两长条边的位置关系，计算得到两长条边四个顶点的位置坐标，进而得到所有种类地面标线的最终地面标线位置。
8.一种基于道路结构的地面标线融合系统，其特征在于，包括如下功能模块：
数据预处理模块，用于获取地面标线的中心点，并将车辆轨迹进行分段形成多个片段道路，求取每一个片段道路的中心点以及每一个片段道路中包含的每一条车道线的中心点；
道路定位模块，用于根据地面标线的中心点以及片段道路的中心点确定该地面标线所在片段道路；
车道定位模块，用于根据地面标线的中心点及其所在片段道路中每一条车道线的中心点确定该地面标线所在车道；
中心点调整模块，用于根据地面标线的中心点在车道的车道中心线上的投影对地面标线的中心点进行调整；
位置融合模块，用于对同一种地面标线调整后的中心点进行聚类得到聚类中心点，并根据聚类中心点与地面标线两长条边的位置关系，得到最终地面标线位置。
9.一种服务器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述基于道路结构的地面标线融合方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述基于道路结构的地面标线融合方法的步骤。
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