[發明專利]一種從復雜城市道路網絡提取簡化拓撲關系的方法

有效

• 申請號: 201910168342.7
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN110119740B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 王煒;楊洋;李欣然
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06V10/34
• 分類號: G06V10/34;G06V10/24;G06V10/28;G06V10/44
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

一種從復雜城市道路網絡提取簡化拓撲關系的方法，首先對提取的道路網絡圖像二值矩陣進行孔洞填充和骨架提取，實現道路網絡特征簡化和像素化拓撲表示，然后根據像素點的空間分布關系，為表示道路平面投影交點、拓撲點以及中間點的像素點賦予不同值，搜尋全部交點類像素點簇，最后，基于上述三類像素點間的8鄰接關系依次識別不同簇的交點類像素點間的拓撲走向，合并屬于同一交點簇的交點，并將平面像素坐標轉化為實際平面坐標。本發明基于圖像處理技術，將具有復雜拓撲結構的道路網絡簡化轉化為對道路像素點的處理，為基于道路網絡分割的交通小區自動劃分提供網絡基礎。

技術領域

本發明涉及復雜交通網絡拓撲關系簡化處理領域，涉及一種從復雜城市道路網絡提取簡化拓撲關系的方法。

背景技術

進行交通規劃時需要全面了解交通源之間的交通流，但交通源眾多，不可能對每個交通源進行單獨研究，需要將其合并成若干小區，以小區作為基本分析單元。目前，適用于宏觀交通規劃的交通小區劃分多依賴人工，缺少量化依據，劃分過程主觀性強。隨著交通大數據的涌現，基于數據驅動的交通小區自動劃分成為可能，并具有客觀、可重復操作的優勢。

交通小區自動劃分的一個關鍵問題是如何確定小區邊界。一般情況下，由生活性支路及以上等級道路構成的道路網絡所分割的最小封閉單元滿足同質性、緊湊性、連續性、均勻性等交通小區劃分原則，并且邊界已知，可以作為基于聚類的交通小區劃分基本單元。

識別道路網絡分割的最小封閉單元的前提是明確道路網絡的拓撲關系。實際的道路網絡拓撲關系存在冗余，如雙向道路、主輔路、立交、匝道等復雜拓撲關系。為了滿足交通小區劃分需求，需要將立交處理成平交，即識別道路網絡平面投影的拓撲關系，忽視道路的空間立體關系，并且盡可能簡化復雜拓撲關系，包括雙向道路、主輔路合并、復雜交叉口簡化等。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供一種從復雜城市道路網絡提取簡化拓撲關系的方法，，為將立交處理成平交，并簡化復雜拓撲關系，本發明將根據實際道路網絡拓撲關系輸出的圖像視為道路網絡平面投影，利用圖像處理將像素值調整為易于簡化拓撲關系識別的數值，基于像素點間的8鄰接關系識別復雜道路網絡的簡化拓撲關系，為達此目的，本發明提一種從復雜城市道路網絡提取簡化拓撲關系的方法，包括如下步驟，其特征在于：

步驟(1)讀取根據實際城市道路網絡拓撲關系輸出的圖像，比例尺范圍為1像素：10米—1像素：25米，依次進行旋轉、灰度化、二值化處理，并對圖像的二值像素矩陣進行孔洞填充和骨架提取，得到細化的二值圖像，并輸出像素點的數字矩陣P₄∈R²；

步驟(2)將P₄擴展為(m+2)*(n+2)的數字矩陣P₅∈R²，擴展規則如下：

步驟(3)遍歷P₅，識別P₅中表示道路網絡平面投影交點、路段轉向拓撲點和中間點的三類像素點，并分別將其像素值修改為3、2、1，得到數字矩陣P₆；

步驟(4)遍歷P₆，統計匯總標記為3的像素點周圍8個像素點中標記為3的像素點位置，記為P_around3-3，識別道路網絡中全部交點類像素點簇P_c＝{P_c1,P_c2,…,P_ci,…,P_ca}，其中a表示交點類像素點簇的數量，即道路網絡平面投影的交點數量，p_ci為像素點簇P_ci中第一個被識別的交點類像素點；