[發(fā)明專利]一種基于點云數(shù)據(jù)的城市道路交叉口可視化評價方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111340586.2
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114119866A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張家鈺;程建川;劉佳玲
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/11;G06T5/40;G06T5/20;G06T3/60;G06T3/40;G06T3/00;G06K9/62;G06V10/762
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 陳月菊

本發(fā)明公開了一種基于點云數(shù)據(jù)的城市道路交叉口可視化評價方法，通過采集道路交叉口的點云數(shù)據(jù)，對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行路面識別分割處理，將路面部分于其他離散的平面點區(qū)分開，以得到完整的路面點云數(shù)據(jù)，建立平面格網(wǎng)點陣，以識別到的路面點作為基準(zhǔn)插值參照，利用鄰近點插值算法獲取到平面格網(wǎng)點的高度信息，構(gòu)建數(shù)字高程模型，以駕駛員視線起點為原點構(gòu)建坐標(biāo)系，將三維坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成二維坐標(biāo)系，再將二維直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系，確定阻擋駕駛員視線的障礙物位置，本發(fā)明利用圓柱形透視投影模型，實現(xiàn)將三維問題轉(zhuǎn)換為二維問題，構(gòu)建可視域模型，分析確定影響駕駛員可視性的障礙物位置并對交叉口的可視化進(jìn)行分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及道路三維視距檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種基于點云數(shù)據(jù)的城市道路交叉口可視化評價方法。

背景技術(shù)

城市道路交叉口是交通安全事故的多發(fā)路段，在道路設(shè)計階段，交叉口的視距三角形作為重要的可視性評價指標(biāo)被用以保證良好的交叉口可視性。但是與設(shè)計階段的道路相比，現(xiàn)實中的三維的、實時的道路交叉口環(huán)境更加復(fù)雜，很多設(shè)計階段沒有考慮或者考慮不足的潛在的視線障礙物的種類繁多例如植被生長、新建設(shè)施、雜物堆積等。當(dāng)前獲取道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)的手段如測繪級激光雷達(dá)、無人機、通訊衛(wèi)星等具有數(shù)據(jù)精度高、數(shù)據(jù)量大的優(yōu)點，對于宏觀尺度的交通道路數(shù)據(jù)獲取具有明顯的優(yōu)勢。但對于交叉口等微觀尺度的交通基礎(chǔ)設(shè)施具有一定的局限性，主要存在影響交通出行、設(shè)備損耗成本高等弊端。小型激光雷達(dá)成本低、操作簡單，但由于視角過小38.4°在工程實際中的應(yīng)用同樣受到了限制。三維視距計算是進(jìn)行城市道路交叉口可視化評價的基礎(chǔ)，國內(nèi)的道路三維視距計算方法從根本上而言都不同程度地對道路三維環(huán)境做了簡化處理，在交通流組成復(fù)雜、路側(cè)障礙物較多的道路交叉口應(yīng)用受到較大局限性。國外的道路三維視距很多方法由于建模的局限性，只能稱作2.5D，無法處理處于相同位置但具有不同高度的物體。少數(shù)的基于3D模型的計算方法也存在算法冗雜、計算時間長的局限性，存在進(jìn)一步提升的空間。現(xiàn)有的點云數(shù)據(jù)獲取方式和交叉口可視化評價程序在經(jīng)濟(jì)性和高效性還存在較大缺陷，對于實際駕駛員情況和道路環(huán)境情況的評價考慮還不夠全面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種考慮駕駛員視線高度、范圍、視角位置等不同參數(shù)的，基于點云數(shù)據(jù)的城市道路交叉口可視化評價方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明實施例提出了一種基于點云數(shù)據(jù)的城市道路交叉口可視化評價方法，所述道路交叉口三維視距計算方法包括以下步驟：

S1，采集道路交叉口的點云數(shù)據(jù)；

S2，對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行路面識別分割處理，將路面部分與其他離散的平面點區(qū)分開，以得到完整的路面點云數(shù)據(jù)；

S3，建立平面格網(wǎng)點陣，以識別到的路面點作為基準(zhǔn)插值參照，利用鄰近點插值算法獲取到平面格網(wǎng)點的高度信息，構(gòu)建數(shù)字高程模型；

S4，將視域概念量化為由駕駛員視線原點發(fā)射出的無數(shù)條射線組成的扇形，扇形的角度與駕駛員的視角范圍相關(guān)；通過圓柱形透視投影模型，將空間三維坐標(biāo)點轉(zhuǎn)化為二維坐標(biāo)點，將三維問題轉(zhuǎn)換為二維問題；

以駕駛員視線起點為原點構(gòu)建坐標(biāo)系，將三維坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成二維坐標(biāo)系，再將二維直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系，確定阻擋駕駛員視線的障礙物位置；

S5，分析可能影響城市道路交叉口可視域的變量因素。

進(jìn)一步地，步驟S1中，所述采集道路交叉口的點云數(shù)據(jù)的過程包括以下步驟：

S11，將小型激光雷達(dá)固定在旋轉(zhuǎn)云臺上，放置于城市道路交叉口的中心，保持激光雷達(dá)搭載支架固定不動；通過旋轉(zhuǎn)云臺多次采集數(shù)據(jù)獲取交叉口全貌點云數(shù)據(jù)的子文件，鄰近的2個點云文件重合度為1/3；

S12，將獲得的點云文件通過對應(yīng)特征點進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，獲得完整的城市道路交叉口點云數(shù)據(jù)。