CN117828196A - 在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法、系统、介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法、系统、介质及设备，其方法包括以下步骤：获取待测路口的OSM数据及方向箭头信息；获取待测路口的已存在道路转向拓扑；比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑；根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑；因此本发明在轨迹数据缺失的情况下，借助地面的方向箭头与OSM数据来构建路口内道路级拓扑。

Description

在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法、系统、介质及设备

技术领域

本发明涉及高精地图技术领域，特别涉及一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法、系统、介质及设备。

背景技术

众包采集的轨迹数据可能不会覆盖到所有的道路级拓扑，如在一个十字交叉路口，可能就只采集了直行的道路轨迹，对于左转、右转、掉头并未覆盖完全，如果要获得路口处更完整的道路拓扑以便更好地使用地图，就需要在轨迹缺失的场景下构建路口内的道路拓扑。

因此针对上述问题，需设计一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方案，可解决在轨迹缺失的情况下，借助地面的方向箭头与OSM(OpenStreetMap，世界地图)数据来构建路口内道路级拓扑。

发明内容

本发明的提供一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法、系统、介质及设备，可解决在轨迹缺失的情况下，借助地面的方向箭头与OSM数据来构建路口内道路级拓扑。

第一方面，提供一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法，包括以下步骤：

获取待测路口的OSM数据及方向箭头信息；

获取待测路口的已存在道路转向拓扑；

比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑；

根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑。

根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述“获取待测路口的已存在道路转向拓扑”步骤，具体包括以下步骤：

获取待测路口的轨迹数据，根据所述轨迹数据构建道路转向拓扑，得到待测路口的已存在道路转向拓扑。

根据第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述“比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑”步骤，具体包括以下步骤：

比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，得到缺失的道路转向拓扑；

对于缺失的道路转向拓扑中的其中一个缺失道路转向向量，获取所述缺失道路转向向量的驶入路口角度与驶出路口角度之间的角度差，根据所述角度差确定所述缺失道路转向向量驶出待测路口需连接的道路向量，并用曲线拟合算法拟合出缺失道路转向向量。

根据第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述“根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑”步骤，具体包括以下步骤：

检测待测路口内是否存在所述OSM数据的节点；若存在，则在所述OSM数据中选取与所述节点连接的目标OSM道路；

将所述OSM道路与所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑进行匹配，检测匹配上的驶入道路向量与驶出道路向量之间是否存在缺失的道路转向向量；

若存在，则构建缺失的道路转向向量。

根据第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述“若存在，则构建缺失的道路转向向量”步骤，具体包括以下步骤：

若存在，获取缺失的道路转向向量的驶入路口角度与驶出路口角度之间的角度差，根据所述角度差确定所述缺失道路转向向量驶出待测路口需连接的道路向量，并用曲线拟合算法拟合出缺失道路转向向量。

第二方面，提供了一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑系统，包括：

数据获取模块，用于获取待测路口的OSM数据及方向箭头信息；

已存在模块，用于获取待测路口的已存在道路转向拓扑；

比较模块，与所述数据获取模块及所述已存在模块通信连接，用于比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑；以及，

补充模块，与所述数据获取模块、所述已存在模块及所述比较模块通信连接，用于根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑。

第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法。

第四方面，提供了一种电子设备，包括存储介质、处理器以及存储在所述存储介质中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时实现如上述所述的在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法。

与现有技术相比，本发明的优点如下：充分利用了地面要素方向箭头，筛选出路口附近有效的部分箭头并获取属性信息，比较方向箭头信息与已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑。但是在方向箭头有遮挡的情况下，方向箭头可能也会采集不全，这时可以借助于OSM数据以及已有的道路转向拓扑，进一步补充待测路口道路转向拓扑。

因此本发明充分利用了地面要素方向箭头，在很大程度上保证了补充的路口内道路拓扑正确性；同时在方向箭头缺失的情况下，再利用OSM数据进一步补充路口内道路拓扑，使得拓扑更加完善。因此本发明解决了在轨迹数据缺失的情况下，借助地面的方向箭头与OSM数据来构建路口内道路级拓扑。

附图说明

图1是本发明的一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法的一实施例的流程示意图；

图2是本发明的一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑系统的结构示意图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。

参见图1所示，本发明实施例提供一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法，包括以下步骤：

S100，获取待测路口的OSM数据及方向箭头信息；

一条道路上可能会关联很多方向箭头，可取路口附近50m范围内的方向箭头，且只取离路口最近的那一组作为有效的方向箭头，得到其属性信息，直行、左转、右转、掉头、直行+左转信息等。

S200，获取待测路口的已存在道路转向拓扑；

S300，比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑；

S400，根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑。

具体地，本实施例中，本发明充分利用了地面要素方向箭头，筛选出路口附近有效的部分箭头并获取属性信息，比较方向箭头信息与已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑。但是在方向箭头有遮挡的情况下，方向箭头可能也会采集不全，这时可以借助于OSM数据以及已有的道路转向拓扑，进一步补充待测路口道路转向拓扑。

因此本发明充分利用了地面要素方向箭头，在很大程度上保证了补充的路口内道路拓扑正确性；同时在方向箭头缺失的情况下，再利用OSM数据进一步补充路口内道路拓扑，使得拓扑更加完善。因此本发明解决了在轨迹数据缺失的情况下，借助地面的方向箭头与OSM数据来构建路口内道路级拓扑。

优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S200，获取待测路口的已存在道路转向拓扑”步骤，具体包括以下步骤：

获取待测路口的轨迹数据，根据所述轨迹数据构建道路转向拓扑，得到待测路口的已存在道路转向拓扑。

优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S300，比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑”步骤，具体包括以下步骤：

比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，得到缺失的道路转向拓扑；

对于缺失的道路转向拓扑中的其中一个缺失道路转向向量，获取所述缺失道路转向向量的驶入路口角度与驶出路口角度之间的角度差，根据所述角度差确定所述缺失道路转向向量驶出待测路口需连接的道路向量，并用曲线拟合算法拟合出缺失道路转向向量。

具体地，本实施例中，如待测路口内只有直行的道路转向拓扑，但是有效的方向箭头有直行、左转，则缺失左转的道路转向向量。

如缺少左转的拓扑时，计算缺失道路转向向量的驶入路口角度与驶出路口角度之间的角度差，根据所述角度差确定所述缺失道路转向向量驶出待测路口需连接的道路向量，并用曲线拟合算法拟合出缺失道路转向向量。

这里定义正北方向为0度，逆时针方向为正方向(例如正东为90度，正南为180度，正西为270度)；驶出缺失道路转向向量的驶出角度(驶出缺失道路向量第一个形点与第二个形点构成的向量与正北方向的夹角)和驶入缺失道路转向向量的驶入角度(驶入缺失道路向量倒数第二个形点与最后一个形点构成的向量与正北方向的夹角)的差值。并记录该条驶出道路的id，角度差等信息。

最后根据角度差值信息和缺失道路转向信息，挑选匹配的驶出道路向量与当前的驶入道路向量通过曲线拟合算法拟合连接，具体可匹配的角度差与转向信息如下：

直行：0°～35°或者325°～360°；

左转：35°～135°；

右转：225°～325°；

掉头：135°～225°。

需要说明的是，曲线拟合算法可为贝赛尔曲线或dubins曲线，贝赛尔曲线是一种用于计算机图形学和相关领域的参数化曲线。一组离散的控制点通过公式定义平滑、连续的曲线。dubins曲线是在满足曲率约束和规定的始端和末端的切线(进入方向)的条件下，连接两个二维平面的最短路径，而且限制目标只能向前行进。

优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S400，根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑”步骤，具体包括以下步骤：

S410，检测待测路口内是否存在所述OSM数据的节点；若存在，则在所述OSM数据中选取与所述节点连接的目标OSM道路；

OSM路网数据中的节点用于表示道路交叉点的地理元素。节点是路网的基本组成部分，用于连接不同的道路段。

S420，将所述OSM道路与所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑进行匹配，检测匹配上的驶入道路向量与驶出道路向量之间是否存在缺失的道路转向向量；

若存在，则构建缺失的道路转向向量。

具体地，本实施例中，对于匹配过程，本发明可以采用如下方法：

1、基于几何形状的匹配：通过比较已有的道路转向拓扑与OSM道路的几何形状的距离和方向，将已有的道路转向拓扑与最匹配的OSM道路进行关联。

2、基于HMM(Hidden Markov Model)匹配方法可以用于轨迹到OSM路网的匹配。

HMM匹配是一种基于概率模型的轨迹到路网匹配方法。它将轨迹数据视为观测序列，将路网网络视为隐藏的状态序列，通过计算观测序列与状态序列之间的概率来进行匹配。这里可以将对已有的道路转向拓扑采样生成其对应的轨迹点，然后根据HMM方法进行匹配。

优选地，在本申请另外的实施例中，所述“若存在，则构建缺失的道路转向向量”步骤，具体包括以下步骤：

若存在，获取缺失的道路转向向量的驶入路口角度与驶出路口角度之间的角度差，根据所述角度差确定所述缺失道路转向向量驶出待测路口需连接的道路向量，并用曲线拟合算法拟合出缺失道路转向向量。

同时参见图2所示，本发明实施例提供的一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑系统，包括：

数据获取模块，用于获取待测路口的OSM数据及方向箭头信息；

已存在模块，用于获取待测路口的已存在道路转向拓扑；

比较模块，与所述数据获取模块及所述已存在模块通信连接，用于比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑；以及，

补充模块，与所述数据获取模块、所述已存在模块及所述比较模块通信连接，用于根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑。

因此，本发明充分利用了地面要素方向箭头，在很大程度上保证了补充的路口内道路拓扑正确性；同时在方向箭头缺失的情况下，再利用OSM数据进一步补充路口内道路拓扑，使得拓扑更加完善。因此本发明解决了在轨迹数据缺失的情况下，借助地面的方向箭头与OSM数据来构建路口内道路级拓扑。

具体的，本实施例与上述方法实施例一一对应，各个模块的功能在相应的方法实施例中已经进行详细说明，因此不再一一赘述。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的所有方法步骤或部分方法步骤。

本发明实现上述方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。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(例如声音播放功能、图像播放功能等)；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、视频数据等)。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，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、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。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待测路口的OSM数据及方向箭头信息；

获取待测路口的已存在道路转向拓扑；

比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑；

根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑。

2.如权利要求1所述的在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法，其特征在于，所述“获取待测路口的已存在道路转向拓扑”步骤，具体包括以下步骤：

获取待测路口的轨迹数据，根据所述轨迹数据构建道路转向拓扑，得到待测路口的已存在道路转向拓扑。

3.如权利要求1所述的在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法，其特征在于，所述“比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑”步骤，具体包括以下步骤：

比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，得到缺失的道路转向拓扑；

对于缺失的道路转向拓扑中的其中一个缺失道路转向向量，获取所述缺失道路转向向量的驶入路口角度与驶出路口角度之间的角度差，根据所述角度差确定所述缺失道路转向向量驶出待测路口需连接的道路向量，并用曲线拟合算法拟合出缺失道路转向向量。

4.如权利要求1所述的在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法，其特征在于，所述“根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑”步骤，具体包括以下步骤：

检测待测路口内是否存在所述OSM数据的节点；若存在，则在所述OSM数据中选取与所述节点连接的目标OSM道路；

将所述OSM道路与所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑进行匹配，检测匹配上的驶入道路向量与驶出道路向量之间是否存在缺失的道路转向向量；

若存在，则构建缺失的道路转向向量。

5.如权利要求4所述的在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法，其特征在于，所述“若存在，则构建缺失的道路转向向量”步骤，具体包括以下步骤：

若存在，获取缺失的道路转向向量的驶入路口角度与驶出路口角度之间的角度差，根据所述角度差确定所述缺失道路转向向量驶出待测路口需连接的道路向量，并用曲线拟合算法拟合出缺失道路转向向量。

6.一种在轨迹缺失下构建路口道路拓扑系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取待测路口的OSM数据及方向箭头信息；

已存在模块，用于获取待测路口的已存在道路转向拓扑；

比较模块，与所述数据获取模块及所述已存在模块通信连接，用于比较所述方向箭头信息与所述已存在道路转向拓扑，构建缺失的道路转向拓扑；以及，

补充模块，与所述数据获取模块、所述已存在模块及所述比较模块通信连接，用于根据所述OSM数据、所述已存在道路转向拓扑及所述构建缺失的道路转向拓扑，补充待测路口道路转向拓扑。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，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5中任一项所述的在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法。

8.一种电子设备，包括存储介质、处理器以及存储在所述存储介质中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的在轨迹缺失下构建路口道路拓扑方法。