[發明專利]一種提取圖片中道路網絡拓撲點的方法

有效

• 申請號: 201910168334.2
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109948477B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王煒;李東亞;王玉杰;鄭永濤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/28;G06F16/29
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發明提出了一種提取圖片中道路網絡拓撲點的方法，可快速、準確地識別路網的節點、拐點及中間節點。該方法包含了圖片信息讀取、圖片預處理、骨架圖掃描獲取拓撲點和道路節點、刪除多余節點四個步驟。本發明方法基于圖片識別提取路網拓撲點，為獲取路網數據及拓撲關系提供基礎。此方法拓展了虛擬道路交通系統基礎數據庫構建方法，實現批量快速獲取路網拓撲點數據，可應用于規劃區域道路。同時，本方法使得地圖軟件呈現的路網圖片得到充分利用，拓展路網數據來源。

技術領域

本發明涉及基于圖像處理的虛擬道路交通系統基礎數據庫構建領域，涉及一種提取圖片中道路網絡拓撲點的方法。

背景技術

虛擬道路交通系統基礎數據庫構建是指建立道路網絡數據庫，核心包括獲取并存儲路網節點、拓撲鄰接關系及道路走向數據。道路網絡作為多行業的基礎交通信息數據，在城市規劃、交通規劃、出行導航服務、搶險救援、軍事等方面具有重要應用。道路網絡構建的關鍵在于拓撲點，如何快速批量獲取道路拓撲點數據意義重大。

當前虛擬道路交通系統基礎數據庫構建方法分為人工輸入和批量導入。人工輸入依靠人力輸入由GPS衛星導航設備等獲得的路網數據。這一過程費時費力，效率低下。對于批量導入，當前主要基于免費開源網站OSM（Open Street Map）下載道路網絡數據。而OSM網站所提供道路網絡數據均為現有道路數據，對于規劃區域或待建路段則缺少數據，基于OSM的虛擬道路交通基礎數據庫批量構建方法的普適性受到限制。

近年來，隨著信息技術的發著及移動網絡的普及，人們獲得越來越便捷的出行導航及指引服務：“百度地圖”、“高德地圖”等以圖形化界面向用戶展示地理信息數據并提供出行服務。專業地圖信息提供商有著精準、完善的道路交通網絡數據，是構建虛擬道路交通系統基礎數據庫絕佳的數據來源。但基礎數據庫保密，用戶僅可使用地圖軟件提供的所列明開放的API（應用程序編程接口）功能對API相關服務數據的結果進行展示，不能直接存取使用內部數據、程序、模塊等。如何運用地圖軟件提供的展示結果，如道路圖片等構建虛擬道路交通系統基礎數據庫可以有效提高效率，充分利用現有資源。為此，東南大學李東亞等提出的通過識別圖片中的道路獲取路網拓撲點的方法為獲取道路拓撲點數據提供了一種切實可行的新方案，為基于圖像識別路網提供基礎。

通過識別圖片中的道路，獲取路網拓撲點，得到基礎交通網絡數據。這一方法可以批量操作，提高虛擬道路交通系統基礎數據庫的構建速度，降低成本。不僅如此，該方法還適用于區域規劃，適用范圍廣，并可以有效利用地圖軟件展示的圖形數據，快速獲取路網拓撲點，為構建虛擬道路交通網絡數據庫奠定基礎。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供一種提取圖片中道路網絡拓撲點的方法，可快速、準確地識別路網的節點、拐點及中間節點，包含了依次進行的圖片信息讀取、圖片預處理、骨架圖掃描獲取拓撲點和道路節點、刪除多余節點。以圖像識別為基礎批量、快速獲取路網拓撲點數據，為構建虛擬道路交通網絡數據庫提供基礎，為達此目的，本發明提出一種提取圖片中道路網絡拓撲點的方法，包括如下步驟：

步驟1，圖片信息讀取及轉化。該步驟主要包括：讀取圖片、去除圖片噪聲、二值化，具體流程為：讀入照片，并輸入圖中擬提取道路所對應顏色的閾值范圍；進行圖像去噪處理，消除可能被誤判為道路的干擾色，使用均值濾波去除圖片中與道路顏色近似的噪聲，減少對后續道路信息提取步驟的干擾；結合圖片信息，根據圖片中對應的道路顏色屬性提取路網的二維位置信息，并存儲至二值矩陣中，得到二值化圖像；

步驟2，圖片預處理，即道路圖像膨脹及提取網絡骨架。由于像素判斷誤差，二值化圖像中的路段斷開，步驟1得到的二值化路網圖可能出現道路連接中斷的現象，也就是會出現“斷頭路”，該步驟對步驟1得到的二值化圖像進行膨脹處理，目的在于膨脹提取的道路，連接部分“斷頭路”，提高信息準確性，其次提取膨脹后的二值化圖像的骨架，得到路網骨架圖，簡單進行二值化處理的圖像不易提取完整道路拓撲信息，因此，對二值化后的圖像進行膨脹處理，得到道路的骨架；