CN115525943A - 基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法及系统 - Google Patents

基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法及系统，其根据车道中心线的关联关系，搜索确定路口范围以及与路口直接连接的非路口道路，通过提取路口面关键顶点，平滑连接关键顶点从而构建路口内道路面，实现了在无路口道路面数据的情况下，仅依据高精度数据包含的车道中心线的拓扑关系和道路边线数据，自动构建完整的路口内道路面的效果。

Description

基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆自动驾驶技术，尤其是涉及一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法及系统。
背景技术
高精度数据是车道级的道路数据，车道级数据中的道路是由一组左右相邻的车道组成，即为一个车道组。车道组对应有成对的左右道路边线数据，对于非路口的道路面，使用对应的左右道路边线数据即可快速构建道路面。但对于路口场景，存在多条道路交叉，高精度数据中通常不包含路口道路面数据，如果简单根据两两连接的道路构建道路面来填充路口范围，无法保证完全填充，可能渲染出的效果中，路口存在孔洞，并且相交边界处也容易出现锐角，后续渲染效果较差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法及系统，解决现有高精度数据中缺少路口道路面数据造成路线不完整问题。
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车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其包括如下步骤：
根据任一路口内车道递归搜索得到与该路口内车道关联的路口外车道组,并分别对路口外车道组接续的路口内车道进行递归搜索，得到所有与路口直接连接的路口外车道组；
根据车道关联的左右道路边线以及车道行驶方向，提取车道组左右道路边线与路口连接的点作为路口内道路面边线的关键点；
将两两相邻的车道组的关键点平滑连线，最终形成的闭环构建称为路口内道路面。
本发明第二方面提供一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的系统，其包括如下功能模块：
外车道组搜索模块，用于根据任一路口内车道递归搜索得到与该路口内车道关联的路口外车道组，并分别对路口外车道组接续的路口内车道进行递归搜索，得到所有与路口直接连接的路口外车道组；
关键点提取模块，用于根据车道关联的左右道路边线以及车道行驶方向，提取车道组左右道路边线与路口连接的点作为路口内道路面边线的关键点；
路口构建模块，用于将两两相邻的车道组的关键点平滑连线，最终形成的闭环构建称为路口内道路面。
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车线拓扑关系构建三维道路模型的方法。
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车线拓扑关系构建三维道路模型的方法。
与现有技术相比，本发明所述基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其根据车道中心线的关联关系，搜索确定路口范围以及与路口直接连接的非路口道路，通过提取路口面关键顶点，平滑连接关键顶点从而构建路口内道路面，实现了在无路口道路面数据的情况下，仅依据高精度数据包含的车道中心线的拓扑关系和道路边线数据，自动构建完整的路口内道路面的效果。
附图说明
图1是本发明实施例所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法的流程框图；
图2是本发明实施例所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法的步骤流程图；
图3是采用本发明实施例所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法进行路口外车道搜索的模型图；
图4是采用本发明实施例所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法提取关键点的模型图；
图5是采用本发明实施例所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法构建路口内道路面的模型图；
图6是本发明实施例所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的系统的模块框图。
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和图2所示，本发明的实施例提供了一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其包括如下步骤：
S1、根据任一路口内车道递归搜索得到与该路口内车道关联的路口外车道组,并分别对路口外车道组接续的路口内车道进行递归搜索，得到所有与路口直接连接的路口外车道组。
通过任一路口内车道递归搜索其路口外车道，根据内外车道能够确定该路口内车道的路口边界，继续根据上述得到的路口外车道递归搜索得到所有与路口直接连接的路口外车道组，从而能够根据所有路口外车道确定同属于一个路口的所有路口内车道，并进一步能够初步确定路口的粗略范围。
其中，所述根据任一路口内车道递归搜索得到与该路口内车道关联的路口外车道组，具体包括：
S101、根据任一路口内车道递归搜索与该路口内车道关联的路口外车道，根据左右关联关系，获得与所述路口内车道关联的路口外车道组。
具体的，根据路口内车道递归搜索得到该路口内车道的路口外进入车道，递归获取路口外进入车道的左右车道得到路口外进入车道组；
根据路口内车道递归搜索得到该路口内车道的路口外脱出车道，递归获取路口外脱出车道的左右车道得到路口外脱出车道组。
S102、根据路口外车道组进出路口的方向确定与该路口外车道组接续的路口内车道。
具体的，根据路口外进入车道组分别获取其关联的路口内脱出车道；根据路口外脱出车道组分别获取其关联的路口内进入车道。
在递归搜索得到路口外车道之后，根据左右关联关系，探索所述路口外车道的左右车道，以确定一个车道组，再根据车道组里所有车道的接续关系确定该路口内的其他车道，即根据前后接续关系和左右关联关系确定路口范围。
S2、根据车道关联的左右道路边线以及车道行驶方向，提取车道组左右道路边线与路口连接的点作为路口内道路面边线的关键点。
具体的，所述提取车道组左右道路边线与路口连接的点作为路口内道路面边线的关键点，包括：
S201、对于车道行驶方向进入路口的车道组，左右道路边线与路口相连的点是边线的尾点；
S202、对于车道行驶方向脱出路口的车道组，左右道路边线与路口相连的点是边线的首点。
不过，在得到所有与路口直接连接的路口外车道组之后，首先需要对所有与路口直接连接的路口外车道组按照车道组所在路口方位逆时针排序。
S3、将两两相邻的车道组的关键点平滑连线，最终形成的闭环构建称为路口内道路面。
下面以具体案例进行说明，如图3所示，该路口搜索过程如下：
从任一车道开始搜索，例如上图从车道①开始搜索。对于车道①，根据接续关系已知车道①的进入车道有车道⑤，脱出车道有车道⑦；对于车道⑤，根据左右关联关系可知左侧车道有车道⑥，同理车道⑥的右侧车道有车道⑤。
取车道①的进入车道⑤，由于车道⑤是路口外车道，因此递归取车道左右车道得到由车道⑤、车道⑥组成的车道组。由于该车道组通行方向是进入该路口，所以分别取车道⑤、⑥的脱出车道，得到车道①②③④待处理。
取车道①的脱出车道⑦，由于车道⑦是路口外车道，因此递归取车道左右车道得到由车道⑦、车道⑧组成的车道组。由于该车道组通行方向是脱出该路口，所以分别取车道⑦、⑧的进入车道，得到车道①③⑨⑩待处理。
根据得到的待处理的车道①②③④⑨⑩，由于车道①已处理忽略，其他车道②③④⑨⑩参考车道①继续搜索，直到所有路口内的车道都处理完成。
搜索完成后会得到与路口直接连接的8个车道组，如图4：
针对上述搜索到的车道组，顺序杂乱，需要按照车道组所在路口方位逆时针排序；
根据车道关联的左右道路边线以及车道行驶方向，对于车道行驶方向进入路口的车道组，左右道路边线与路口相连的点应该是边线的尾点；对于车道行驶方向脱出路口的车道组，左右道路边线与路口相连的点应该是边线的首点。
将排序后的相邻车道组之间的关键点使用平滑曲线连接，车道组两个关键点直线连接，形成一条闭合曲线，如图5所示，则这条闭合曲线围成的面即是构建的路口内道路面。
本发明实施例所述一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其根据车道中心线的关联关系，搜索确定路口范围以及与路口直接连接的非路口道路，通过提取路口面关键顶点，平滑连接关键顶点从而构建路口内道路面，实现了在无路口道路面数据的情况下，仅依据高精度数据包含的车道中心线的拓扑关系和道路边线数据，自动构建完整的路口内道路面的效果。
采用本发明所述基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法构建的路口内道路面更完整，与实际道路情况更加接近，并且程序化自动构建，提高效率，降低了对数据的依赖，对后续的渲染效果有了进一步的提升。
且采用本发明所述基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法构建的路口内道路面，其对路口的类型没有特殊限制，是一种通用构建方法，适用于十字路口、丁字路口、上下匝道路口以及其他各种复杂路口场景。
如图6所示，本发明实施例还公开了一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的系统，其包括如下功能模块：
外车道组搜索模块10，用于根据任一路口内车道递归搜索得到与该路口内车道关联的路口外车道组，并分别对路口外车道组接续的路口内车道进行递归搜索，得到所有与路口直接连接的路口外车道组；
关键点提取模块20，用于根据车道关联的左右道路边线以及车道行驶方向，提取车道组左右道路边线与路口连接的点作为路口内道路面边线的关键点；
路口构建模块30，用于将两两相邻的车道组的关键点平滑连线，最终形成的闭环构建称为路口内道路面。
本实施例一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的系统的执行方式与上述基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法基本相同，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车线拓扑关系构建三维道路模型的方法的可运行程序，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外车道组搜索模块10、关键点提取模块20、路口构建模块30。
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、I SA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：一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其包括如下步骤：
根据任一路口内车道递归搜索得到与该路口内车道关联的路口外车道组,并分别对路口外车道组接续的路口内车道进行递归搜索，得到所有与路口直接连接的路口外车道组；
根据车道关联的左右道路边线以及车道行驶方向，提取车道组左右道路边线与路口连接的点作为路口内道路面边线的关键点；
将两两相邻的车道组的关键点平滑连线，最终形成的闭环构建称为路口内道路面。
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)

1.一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据任一路口内车道递归搜索得到与该路口内车道关联的路口外车道组,并分别对路口外车道组接续的路口内车道进行递归搜索，得到所有与路口直接连接的路口外车道组；
根据车道关联的左右道路边线以及车道行驶方向，提取车道组左右道路边线与路口连接的点作为路口内道路面边线的关键点；
将两两相邻的车道组的关键点平滑连线，最终形成的闭环构建称为路口内道路面。
2.根据权利要求1所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其特征在于，所述根据任一路口内车道递归搜索得到与该路口内车道关联的路口外车道组，具体包括：
根据任一路口内车道递归搜索与该路口内车道关联的路口外车道，根据左右关联关系，获得与所述路口内车道关联的路口外车道组；
根据路口外车道组进出路口的方向确定与该路口外车道组接续的路口内车道。
3.根据权利要求2所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其特征在于，所述根据任一路口内车道递归搜索与该路口内车道关联的路口外车道，根据左右关联关系，获得与所述路口内车道关联的路口外车道组，具体包括:
根据路口内车道递归搜索得到该路口内车道的路口外进入车道，递归获取路口外进入车道的左右车道得到路口外进入车道组；
根据路口内车道递归搜索得到该路口内车道的路口外脱出车道，递归获取路口外脱出车道的左右车道得到路口外脱出车道组。
4.根据权利要求2所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其特征在于，所述根据路口外车道组进出路口的方向确定与该路口外车道组接续的路口内车道，具体包括：
根据路口外进入车道组分别获取其关联的路口内脱出车道；
根据路口外脱出车道组分别获取其关联的路口内进入车道。
5.根据权利要求1所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其特征在于，在得到所有与路口直接连接的路口外车道组之后，对所有与路口直接连接的路口外车道组按照车道组所在路口方位逆时针排序。
6.根据权利要求1所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其特征在于，所述提取车道组左右道路边线与路口连接的点作为路口内道路面边线的关键点，包括：
对于车道行驶方向进入路口的车道组，左右道路边线与路口相连的点是边线的尾点；
对于车道行驶方向脱出路口的车道组，左右道路边线与路口相连的点是边线的首点。
7.根据权利要求1所述的一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法，其特征在于，所述将两两相邻的车道组的关键点平滑连线，具体包括：
将相邻车道组之间的关键点使用平滑曲线连接；
将车道组内两个关键点直线连接。
8.一种基于车线拓扑关系构建三维道路模型的系统，其特征在于，包括如下功能模块：
外车道组搜索模块，用于根据任一路口内车道递归搜索得到与该路口内车道关联的路口外车道组，并分别对路口外车道组接续的路口内车道进行递归搜索，得到所有与路口直接连接的路口外车道组；
关键点提取模块，用于根据车道关联的左右道路边线以及车道行驶方向，提取车道组左右道路边线与路口连接的点作为路口内道路面边线的关键点；
路口构建模块，用于将两两相邻的车道组的关键点平滑连线，最终形成的闭环构建称为路口内道路面。
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任一项所述基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法。
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任一项所述基于车线拓扑关系构建三维道路模型的方法。
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