[發(fā)明專利]基于三維激光反射強(qiáng)度的道路標(biāo)線點云自動分類識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310439859.8
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103499343A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 危遲;龔書林
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢海達(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G06K9/46
• 代理公司: 武漢華旭知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 42214
• 代理人: 江釗芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于三維激光反射強(qiáng)度的道路標(biāo)線點云自動分類識別方法，屬于攝影測量和三維激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

道路標(biāo)線是城市環(huán)境的重要符號之一，對城市交通規(guī)劃、秩序維護(hù)及管理具有重要的意義。基于全站儀的傳統(tǒng)測繪方式道路標(biāo)線的采集識別有基于全站儀的大地測量碎步采集傳統(tǒng)作業(yè)方式，也有基于航空遙感影像的選擇提取，但前者外業(yè)采集量巨大，工作效率不高，后者對影像數(shù)據(jù)的空間分辨率要求較高，而具有高分辨率的航飛影像數(shù)據(jù)的采集條件較為嚴(yán)格，不易獲取。故此需要一種方法能夠提高道路標(biāo)志的采集識別效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述采集技術(shù)方案存在的問題，提供一種較少外業(yè)數(shù)據(jù)采集時間、方便糾錯及高工作效率的道路標(biāo)線識別方法。本方法通過車載移動測量系統(tǒng)采集地物環(huán)境的三維信息，獲取點云數(shù)據(jù)，快速準(zhǔn)確地提取出道路標(biāo)線。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用一種基于強(qiáng)度信息的道路標(biāo)線自動分類識別方法，首先，使用車載三維激光測量系統(tǒng)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，車載三維激光移動測量系統(tǒng)集成部件包括車輛、三維激光掃描儀、GPS導(dǎo)航儀、慣性制導(dǎo)系統(tǒng)和全景相機(jī)，采集數(shù)據(jù)過程在車輛行駛中進(jìn)行，三維激光掃描儀用于獲取點云數(shù)據(jù)，GPS導(dǎo)航儀與慣性制導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)成的POS系統(tǒng)用于獲取姿態(tài)位置信息；點云數(shù)據(jù)按照圈索引進(jìn)行組織，以獲取每一圈掃描圈的三維坐標(biāo)點集；按照時間對齊，根據(jù)采集的POS信息插值結(jié)算獲取三維點云數(shù)據(jù)掃描圈每一圈的姿態(tài)信息及位置信息；定義車載三維激光測量系統(tǒng)中的POS系統(tǒng)中心點為坐標(biāo)系原點，車輛行駛的方向為Y軸正方向，垂直向上的方向為Z軸正方向，構(gòu)建空間坐標(biāo)系，其特征在于，然后按如下步驟操作：

步驟1、根據(jù)點云數(shù)據(jù)每一個掃描圈POS系統(tǒng)的姿態(tài)信息及位置信息，求解出每一掃描圈POS平面的方程表達(dá)式；

步驟2、從用圈索引組織的點云數(shù)據(jù)中取出任意第i掃描圈中包含的任意點j與POS中心連線構(gòu)成三維向量V_ij，計算V_ij與POS平面法向量N_i的夾角θ_ij，比較θ_ij夾角與角度閾值T_A，將大于角度閾值T_A的點初步判定為路面點；

步驟3、計算在被初步判定為路面點的三維點到該點所在掃描圈POS平面的距離，POS系統(tǒng)安裝時安置的高度值H為已知值，比較計算距離值與高度值H的差值，將差值大于閾值T_D的點排除，判定差值小于閾值T_D的點為路面點；

步驟4、統(tǒng)計判定為路面點的強(qiáng)度值，設(shè)定強(qiáng)度閾值T_I，將強(qiáng)度值大于閾值T_I的點判定為道路標(biāo)線。

本發(fā)明的方法步驟1中所述的求解每一掃描圈POS平面方程表達(dá)式，POS平面為三維空間中的一個平面，由平面上一點——POS中心點以及平面的法向量表示；車輛行駛過程中，三維激光移動測量系統(tǒng)的POS系統(tǒng)的姿態(tài)信息可以用三個角度表達(dá)，繞參考坐標(biāo)系Z軸旋轉(zhuǎn)角，繞X軸旋轉(zhuǎn)角ω,以及繞Y軸旋轉(zhuǎn)角κ；定義POS平面為測量系統(tǒng)所在的平面，將POS平面由坐標(biāo)系的XOY平面繞X軸旋轉(zhuǎn)ω,以及繞Y軸旋轉(zhuǎn)角κ得到，等效于XOY平面的法向量（0，0，1）經(jīng)過上述旋轉(zhuǎn)操作后，獲取每一掃描圈POS平面的法向量N_i；POS中心點O的坐標(biāo)值（XO,YO,ZO）由GPS系統(tǒng)定位獲取，由此確定POS平面方程表達(dá)式。

本發(fā)明的方法步驟2中所述的任意第i掃描圈中包含的任意點j的三維坐標(biāo)點(X_ij,Y_ij,Z_ij)，則第i掃描圈中第j個點與當(dāng)前圈POS中心(X_i0,Y_i0,Z_i0)連線，可以獲取三維向量V_ij，，得到V_ij=(X_ij-X_i0,Y_ij-Y_i0,Z_ij-Z_i0)，計算V_ij與N_i的夾角θ_ij，判斷θ_ij是否大于角度閾值T_A，設(shè)T_A為90度。

本發(fā)明的方法步驟3中所述的計算每一掃描圈中被初步判定為路面點的三維點P，到該圈的POS平面的距離，通過三維空間點到面的距離公式①求得：