[發(fā)明專利]基于車載激光點(diǎn)云的非結(jié)構(gòu)化道路邊界線自動(dòng)提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711260955.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN108062517B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊蒙蒙;萬幼川;劉先林;徐景中;陳茂霖;盛鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;G01C15/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

1.一種基于車載激光點(diǎn)云的非結(jié)構(gòu)化道路邊界線自動(dòng)提取方法，包括以下步驟：

步驟1，掃描線分割，包括將外業(yè)采集獲取的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)依據(jù)相鄰點(diǎn)間的角度差值或者GPS時(shí)間差值分割掃描線；

步驟2，拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)構(gòu)建，包括基于分割之后的掃描線，對(duì)激光點(diǎn)集構(gòu)建最近鄰的拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)；

步驟3，采用移動(dòng)窗口法獲取地面點(diǎn)，包括采用高程差之和衡量地面粗糙度的衡量標(biāo)準(zhǔn)，獲取窗口內(nèi)所有周圍的點(diǎn)與當(dāng)前激光點(diǎn)的高程差值之和∑，如果∑小于相應(yīng)預(yù)設(shè)閾值，并且滿足在預(yù)定的高程范圍之內(nèi)，則認(rèn)為當(dāng)前激光點(diǎn)為地面點(diǎn)，如果大于相應(yīng)預(yù)設(shè)閾值，則認(rèn)為當(dāng)前激光點(diǎn)為非地面點(diǎn)；

步驟4，聚類分析，包括基于獲取的地面點(diǎn)，通過K最近鄰聚類方法進(jìn)行分簇，依據(jù)點(diǎn)簇中激光點(diǎn)的個(gè)數(shù)剔除偽地面點(diǎn)簇，獲取路面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟5，外輪廓點(diǎn)獲取，包括將路面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的外輪廓點(diǎn)設(shè)定為道路邊界線的位置所在，對(duì)每條掃描線進(jìn)行外輪廓邊界點(diǎn)提取，取每條掃描線內(nèi)距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)地面點(diǎn)，最終獲取道路兩側(cè)的外輪廓點(diǎn)；

步驟6，剔除偽輪廓點(diǎn)，包括基于步驟5所獲取的外輪廓點(diǎn)進(jìn)行聚類分析，獲取道路左側(cè)輪廓點(diǎn)集及右側(cè)輪廓點(diǎn)集；

步驟7，邊界線追蹤優(yōu)化獲取最優(yōu)邊界線，包括基于步驟6中獲取的道路邊界點(diǎn)，將點(diǎn)連接成線，并進(jìn)行優(yōu)化，獲取最終高精度的道路邊界線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于車載激光點(diǎn)云的非結(jié)構(gòu)化道路邊界線自動(dòng)提取方法，其特征在于：步驟1中，依據(jù)相鄰點(diǎn)間的角度差值或者GPS時(shí)間差值分割掃描線，實(shí)行如下，

GPStime(P_i+1)-GPStime(P_i)＞ΔT (2)

其中，P_i表示當(dāng)前激光點(diǎn)、下標(biāo)i表示第i個(gè)激光點(diǎn)，分別表示第i個(gè)激光點(diǎn)與下一個(gè)i+1激光點(diǎn)的掃描角度，GPStime(P_i)、GPStime(P_i+1)分別表示第i個(gè)激光點(diǎn)與下一個(gè)i+1激光點(diǎn)的GPS時(shí)間，Δθ表示相鄰激光點(diǎn)的掃描角度之差的閾值，ΔT表示相鄰激光點(diǎn)的時(shí)間差的閾值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于車載激光點(diǎn)云的非結(jié)構(gòu)化道路邊界線自動(dòng)提取方法，其特征在于：步驟2中，對(duì)激光點(diǎn)集構(gòu)建最近鄰的拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)時(shí)，構(gòu)建規(guī)則為，同一條掃描線上，當(dāng)前激光點(diǎn)的上一個(gè)激光點(diǎn)與下一個(gè)激光點(diǎn)定義為當(dāng)前掃描線的最優(yōu)鄰近點(diǎn)；相鄰掃描線之間，定義距離當(dāng)前激光點(diǎn)歐幾里得空間距離最近的點(diǎn)為最優(yōu)鄰近點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于車載激光點(diǎn)云的非結(jié)構(gòu)化道路邊界線自動(dòng)提取方法，其特征在于：步驟3中，移動(dòng)窗口尺寸為5×5。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于車載激光點(diǎn)云的非結(jié)構(gòu)化道路邊界線自動(dòng)提取方法，其特征在于：步驟6中，采用均方誤差控制的方法進(jìn)行剔除非邊界點(diǎn)，對(duì)于相鄰掃描線的同側(cè)輪廓點(diǎn)均方誤差限定在一定范圍之內(nèi)，如果超過該誤差，則認(rèn)為是偽輪廓點(diǎn)并進(jìn)行剔除，將剔除之后的同側(cè)輪廓點(diǎn)進(jìn)行依次連接，獲取初始的道路邊界線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述基于車載激光點(diǎn)云的非結(jié)構(gòu)化道路邊界線自動(dòng)提取方法，其特征在于：步驟7中，采用B-樣條差值的方法進(jìn)行優(yōu)化處理，獲取最終高精度的道路邊界線。