[發明專利]一種道路中心線提取方法

有效

• 申請號: 201810596769.2
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108830897B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 蔡先華;胡卓良
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種道路中心線提取方法，具體步驟如下，其特征在于：

（1）根據道路面獲取街區，街區指被道路所包圍的區域；

其中根據道路面獲取街區的具體步驟如下：

（1-1）對道路面進行求反操作獲取街區；

（1-2）獲取道路面的外圍邊界；

（2）獲取每個街區的相鄰街區；

其中獲取每個街區的相鄰街區的具體步驟如下：

（2-1）獲取各個街區一定范圍內的近鄰街區及街區輪廓上與近鄰街區輪廓距離最近的最近鄰點，并從近鄰街區中排除不相鄰的街區從而得到相鄰街區；

（2-2）同理，獲取外圍邊界的相鄰街區及最近鄰點；

（3）對所述相鄰街區按逆時針方向排序；

其中所述相鄰街區按逆時針方向排序的具體步驟如下：

（3-1）對街區上的對應相鄰街區的最近鄰點，按對應街區輪廓上位置及其輪廓的矢量化方向進行排序；

（3-2）若矢量數據以順時針方向組織，則對排序結果進行倒序；若矢量化數據以逆時針方向組織，則不對排序結果進行變動；按照排序結果構成以逆時針方向排序的相鄰街區循環鏈表；

（4）篩選出所述相鄰街區中與原街區間存在共享道路即通過線面拓撲關聯的街區；

其中，篩選出所述相鄰街區中與原街區間存在共享道路即通過線面拓撲關聯的街區的具體步驟如下：

（4-1）取某街區與其相鄰街區中的一個街區，并構成相互對應街區間一對最近鄰點之間的連線；

（4-2）獲取該相鄰街區在循環鏈表中的前趨街區及后繼街區，并獲取連線線段至前趨街區及后繼街區的距離；

（4-3）若上述前趨街區及后繼街區的距離均小于連線長度，則判斷該相鄰街區與對應間不存在道路，將該相鄰街區從原街區的相鄰街區集合中剔除，獲得僅存在街區間存在道路的相鄰街區集合；

（5）根據街區間是否存在共享道路構建路網多邊形弧段拓撲，并生成初始中心線；

其中根據街區間是否存在道路構建路網多邊形弧段拓撲，并生成初始中心線的具體步驟如下：

（5-1）根據所述相鄰街區集合，判斷街區間是否已經生成路段，若已生成，則不重復生成；若街區間未生成路段，獲取街區、相鄰街區、相鄰街區的前趨及后繼街區的輪廓邊界形狀以及街區與相鄰街區的最近鄰點；

（5-2）以生成路段兩側街區對應的最近鄰點連線中點為圓心，連線長度一半為半徑，以連線中垂線為起始角度，采用二分法對角度進行劃分直至圓上某點到兩側街區的距離相等，以圓上滿足條件的兩點為新的圓心，半徑不變，重復前一步驟直至圓心至相鄰街區與至前趨及后繼街區的距離之差的絕對值小于該半徑，得到所有圓心的位置坐標；

（5-3）以逆時針方向對上述所有圓心進行排序，按順序連接圓心點，生成初始中心線；

（6）根據所述初始中心線對多邊形弧段拓撲進行修正；

其中根據所述初始中心線對多邊形弧段拓撲進行修正的具體步驟如下：

（6-1）判斷初始中心線是否存在與街區形狀相交的錯誤；

（6-2）根據上述發現的錯誤修改相鄰街區循環鏈表，修正路網多邊形弧段拓撲；

（7）根據所述修正后的多邊形弧段拓撲構建點線面之間的完整拓撲并重新生成中心線；

其中根據所述修正后的多邊形弧段拓撲構建點線面之間的完整拓撲并重新生成中心線的具體步驟如下：

（7-1）若街區A與其某個相鄰街區B間未生成路段，則添加一個新的路段L，方向為沿A的逆時針方向，記錄L的左街區為A，右街區為B，重復直至所有相鄰街區間都存在路段；

（7-2）若街區A的某個相鄰街區B未標記，則添加一個新的交叉口J，J代表AB之間路段L0沿A逆時針方向的終點，并將L0添加至J的鄰接路段集合O中，若L的左街區為A，則設定L的終點為J，反之起點為J，設初始街區為A，當前街區為A，目標街區為A沿逆時針方向的下個街區C，標記C中相鄰街區A，并添加CA間路段L1至O中，判斷L1與J的關系，并設當前街區為C,重復直至目標街區等于初始街區，代表J的相鄰路段已全部添加；

（7-3）重復上一步直至所有相鄰街區間被標記，算法結束，街區、路段、交叉路口拓撲關系及中心線完成生成過程；

（8）在交叉口處對中心線進行修整；

其中在交叉口處對中心線進行修整的具體步驟如下：

（8-1）以距離變化趨勢與角度趨勢判斷中心線上到交叉口停止線最近的追蹤點；

（8-2）根據路段沿追蹤點的延長線相交形成角度判斷交叉口處路段是否延續；

（8-3）若交叉口附近存在1對連續路段，即為T型路口， 或2對連續路段，即為十字路口，十字路口取相連路段交點為交叉口中心，T型路口取不相連路段的延長線與相連路段的交點為交叉口中心，其他情況取延長線構成多邊形的中心為交叉口中心；

（8-4）連接交叉口中心與追蹤點，并與追蹤點截取的道路中心線合并，得到完整的道路中心線數據。