一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，包括以下步驟：1)采用激光掃描儀獲取選定交通區(qū)域的多幅畫面的點云數(shù)據(jù)；2)對點云數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；3)將預(yù)處理后的點集導(dǎo)入CAD中進行分層處理，完成交通道路特征平面圖；4)將交通道路特征平面圖逐層完成CAD向ArcGIS格式的轉(zhuǎn)換；5)創(chuàng)建ArcGIS符號庫，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫屬性對各種地圖要素進行自動匹配，完成交通安全道路特征圖。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有快速簡便、準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點。
【專利說明】一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通測繪領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法。

【背景技術(shù)】
[0002]主動交通道路特征圖是指按照各項繪圖標(biāo)準(zhǔn)要求描述包括道路路口以及路段的道路特征平面專題圖，反映了一定范圍內(nèi)有關(guān)道路標(biāo)線、標(biāo)志、地物等相關(guān)位置等信息，它包含各類道路地物的圖形信息和屬性信息，尤其是道路的標(biāo)志標(biāo)線信息，從其比例尺分類來看，它屬于城市大比例尺平面圖范疇，綜合反映道路位置、交通島、交通標(biāo)志、標(biāo)線等信息。這些信息構(gòu)成了交叉路口的詳細渠化圖。道路渠化信息一方面可以減少交通事故與交通堵塞，另一方面也是主動交通安全模型中車輛定位所需的智能道路信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0003]繪制主動交通道路特征圖是主動交通安全預(yù)警的必要數(shù)據(jù)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，其成圖周期與圖形質(zhì)量直接影響主動交通安全模型的正確計算與分析、地圖應(yīng)用與推廣。我國現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的主動交通安全道路特征圖的制作處理手段仍然較為繁瑣，即先封鎖事故現(xiàn)場小范圍內(nèi)的全部或部分車道，然后進行詳細路口圖的測量。其中，路口圖一般采用全站儀結(jié)合人工現(xiàn)場繪制草圖方式完成，主要內(nèi)容包括:現(xiàn)場地形、現(xiàn)場交通元素及相互關(guān)系、現(xiàn)場數(shù)據(jù)注記等路口信息?，F(xiàn)場草圖包含的地物較多，繪制時間較長，該種方式很大程度上影響主動交通道路特征圖的制作。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，可以總結(jié)出如下四種主動交通道路特征圖制作方法，其中第一種為基于全站儀測量的作圖法，具有高精度、靈活性強等優(yōu)點，有很好的一致性，但是工作量大，成本較高，第二種為基于市政建設(shè)地圖的作圖法，具有工作量小、高精度、速度快的優(yōu)點，但是數(shù)據(jù)來源比較困難，第三種為基于攝影測量的作圖法，安全性好，單是作圖復(fù)雜，成本較高，第四種為基于GPS測量的作圖法，具有覆蓋范圍廣、成本低、定位精度高等優(yōu)點，但是易受地形影響，可靠性不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種快速、準(zhǔn)確、成圖質(zhì)量高的基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]—種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，包括以下步驟:
[0008]I)采用激光掃描儀獲取選定交通區(qū)域多幅畫面的點云數(shù)據(jù)；
[0009]2)對點云數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；
[0010]3)將預(yù)處理后的點集導(dǎo)入CAD中進行分層處理，完成交通道路特征平面圖；
[0011]4)將交通道路特征平面圖逐層完成CAD向ArcGIS格式的轉(zhuǎn)換；
[0012]5)創(chuàng)建ArcGIS符號庫，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫屬性對各種地圖要素進行自動匹配，完成交通安全道路特征圖。
[0013]所述的步驟I)中的點云數(shù)據(jù)包括位置數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)。
[0014]所述的步驟2)具體包括以下步驟:
[0015]21)對獲取的多幅畫面的點云進行上色拼接；
[0016]22)對拼接后的點云數(shù)據(jù)進行高程濾波，將道路地面和地面上的干擾點分離；
[0017]23)區(qū)分道路交通特征點集,包括道路路面、道路標(biāo)線、道路邊線和道路標(biāo)志的點集;
[0018]24)根據(jù)道路法規(guī)以及濾波后點云數(shù)據(jù)確定所區(qū)分的道路交通特征點集的顏色。
[0019]所述的步驟3)具體包括以下步驟:
[0020]31)根據(jù)預(yù)處理后的點集信息將區(qū)分好的點集劃分為不同的圖層；
[0021]32)進行道路邊線、標(biāo)志標(biāo)線、道路路面和道路標(biāo)志的提取；
[0022]33)制作道路標(biāo)志和道路標(biāo)線相應(yīng)的符號以及命令函數(shù)，進行道路標(biāo)志和道路標(biāo)線的擬合。
[0023]所述的步驟22)中分離道路地面和地面上的干擾點的方法為:
[0024]設(shè)定一個道路面閾值h，根據(jù)點的三維坐標(biāo)信息(x，y，z)，若其z >h，則表明該點是道路面之上的干擾點；反之，則是道路面上的點。
[0025]所述的步驟23)中確定道路路面的方法為:
[0026]獲得一個路面回波反射率的范圍U，若獲取的點回波反射率在范圍U之內(nèi)，則表明該點是浙青道路表面點。
[0027]所述的步驟23)中確定道路標(biāo)線點集的方法為:
[0028]獲得一個路面標(biāo)線回波反射率的范圍T,若獲取的點回波反射率在范圍T之內(nèi)，則表明該點是道路標(biāo)線點。
[0029]所述的步驟5)包括以下步驟；
[0030]51)利用CAD畫出符合比例要求的符號圖形；
[0031]52)把符號圖形縮放到一致的大小，將繪制好的符號按照統(tǒng)一的尺寸轉(zhuǎn)成圖片；
[0032]53)利用Font Creator字體編輯軟件，把轉(zhuǎn)換后的一致的圖片導(dǎo)入其中；
[0033]54)調(diào)整符號，保存字庫文件，將制作好的TrueType字體文件安裝到系統(tǒng)中；
[0034]55)將字體文件中的點符號導(dǎo)入地形圖符號庫的點符號子庫中，確定其定位點，在符號屬性編輯器中編輯點狀符號的顏色、大小、旋轉(zhuǎn)角度和偏移量屬性，設(shè)置符號名及其地物分類碼，完成ArcGIS符號庫的創(chuàng)建。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0036]一、快速簡便，采用激光掃描儀進行現(xiàn)場點云的獲取，比全站儀測量等傳統(tǒng)的測量方式更加快速。
[0037]二、可靠準(zhǔn)確、根據(jù)點云技術(shù)配合圖像信息處理技術(shù)能夠更加準(zhǔn)確的繪制交通安全道路特征圖，解決傳統(tǒng)制圖方法中存在的工作量大、數(shù)據(jù)來源困難、成本較高等問題。
[0038]二、成圖質(zhì)量聞，成圖反映了一定范圍內(nèi)有關(guān)道路標(biāo)線、標(biāo)志、地物等相關(guān)位置等信息，這些信息構(gòu)成了交叉路口的詳細渠化圖，道路渠化信息一方面可以減少交通事故與交通堵塞，另一方面也是主動交通安全模型中車輛定位所需的智能道路信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0040]圖2為點云上彩與拼接流程圖。
[0041]圖3為高程濾波前點云數(shù)據(jù)圖。
[0042]圖4為高程濾波后點云數(shù)據(jù)圖。
[0043]圖5為道路路面和道路標(biāo)線點集提取效果圖。
[0044]圖6為符號化的交通安全道路特征圖。

【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0046]實施例:
[0047]如圖1所示，一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，包括以下步驟:
[0048]I)采用激光掃描儀獲取選定交通區(qū)域多幅畫面的點云數(shù)據(jù)，包括位置數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)；
[0049]2)對點云數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括以下步驟:
[0050]21)如圖2所示，對獲取的多幅畫面的點云進行上色拼接；
[0051]22)對拼接后的點云數(shù)據(jù)進行高程濾波，將道路地面和地面上的干擾點分離，分離道路地面和地面上的干擾點的方法為:
[0052]設(shè)定一個道路面閾值h，根據(jù)點的三維坐標(biāo)信息(x，y，z)，若其z >h，則表明該點是道路面之上的干擾點；反之，則是道路面上的點。對比效果如圖3和圖4所示；
[0053]23)確定道路路面和道路標(biāo)線、道路邊線、道路中央路滑隔離帶等點集，確定道路路面的方法為:
[0054]不同地材料具有不同的激光回波反射率信息，根據(jù)經(jīng)驗獲得一個路面回波反射率的范圍U，若獲取的點回波反射率在范圍U之內(nèi)，則表明該點是浙青道路表面點；
[0055]確定道路標(biāo)線點集的方法為:
[0056]根據(jù)經(jīng)驗獲得一個路面標(biāo)線回波反射率的范圍T，若獲取的點回波反射率在范圍T之內(nèi)，則表明該點是道路標(biāo)線點；
[0057]效果如圖5所示；
[0058]24)根據(jù)所區(qū)分的道路標(biāo)線點集所包含點的顏色信息并且按照道路法規(guī)確定道路標(biāo)線點集的顏色；
[0059]3)將預(yù)處理后的點集導(dǎo)入CAD中進行分層處理，完成交通道路特征平面圖包括以下步驟:
[0060]31)根據(jù)預(yù)處理后的點集信息將區(qū)分好的點集劃分為不同的圖層；
[0061]32)在進行道路邊線、標(biāo)志標(biāo)線和道路特征的提??；
[0062]33)制作標(biāo)志標(biāo)線相應(yīng)的符號以及命令函數(shù)，進行標(biāo)志標(biāo)線的擬合；
[0063]4)將交通道路特征平面圖逐層完成CAD向ArcGIS格式的轉(zhuǎn)換；
[0064]DWG文件的圖形基本上是以線畫來組織幾何形狀，就填充圖案的本質(zhì)而言，也可以由線組成。所以，在轉(zhuǎn)換時，可以先將圖形元素先轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的線元素，如有必要，可以再在ArcGIS中轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的面元素，對于一些帶有屬性的點狀標(biāo)志，可對其進行插入塊的操作。這樣可以盡可能減少數(shù)據(jù)元素的丟失。同時，在AutodeskMap中進行轉(zhuǎn)換時，還可以選定所需保留的屬性信息，如圖層、顏色、面積等屬性，這些信息將構(gòu)成Shapefile的元數(shù)據(jù)。
[0065]5)創(chuàng)建ArcGIS符號庫，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫屬性對各種地圖要素進行自動匹配，如圖6所示，完成交通安全道路特征圖，包括以下步驟:
[0066]51)依照地形圖圖式的要求，利用CAD畫出符合比例要求的符號圖形；
[0067]52)把符號圖形縮放到一致的大小，將繪制好的符號按照統(tǒng)一的尺寸轉(zhuǎn)成圖片；
[0068]53)利用Font Creator字體編輯軟件，把轉(zhuǎn)換后的一致的圖片導(dǎo)入其中；
[0069]54)調(diào)整符號，保存字庫文件，將制作好的TrueType字體文件安裝到系統(tǒng)中；
[0070]55)將字體文件中的點符號導(dǎo)入地形圖符號庫的點符號子庫中，確定其定位點，在符號屬性編輯器中編輯點狀符號的顏色、大小、旋轉(zhuǎn)角度、偏移量等屬性，設(shè)置符號名及其地物分類碼，完成ArcGIS符號庫的創(chuàng)建。
【權(quán)利要求】
1.一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)采用激光掃描儀獲取選定交通區(qū)域多幅畫面的點云數(shù)據(jù)； 2)對點云數(shù)據(jù)進行預(yù)處理； 3)將預(yù)處理后的點集導(dǎo)入CAD中進行分層處理，完成交通道路特征平面圖； 4)將交通道路特征平面圖逐層完成CAD向ArcGIS格式的轉(zhuǎn)換； 5)創(chuàng)建ArcGIS符號庫，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫屬性對各種地圖要素進行自動匹配，完成交通安全道路特征圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，其特征在于，所述的步驟I)中的點云數(shù)據(jù)包括位置數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，其特征在于，所述的步驟2)具體包括以下步驟: 21)對獲取的多幅畫面的點云進行上色拼接； 22)對拼接后的點云數(shù)據(jù)進行高程濾波，將道路地面和地面上的干擾點分離； 23)區(qū)分道路交通特征點集,包括道路路面、道路標(biāo)線、道路邊線和道路標(biāo)志的點集； 24)根據(jù)道路法規(guī)以及濾波后點云數(shù)據(jù)確定所區(qū)分的道路交通特征點集的顏色。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，其特征在于，所述的步驟22)中分離道路地面和地面上的干擾點的方法為: 設(shè)定一個道路面閾值h，根據(jù)點的三維坐標(biāo)信息(x，y，z)，若其z >h，則表明該點是道路面之上的干擾點；反之，則是道路面上的點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，其特征在于，所述的步驟3)具體包括以下步驟: 31)根據(jù)預(yù)處理后的點集信息將區(qū)分好的點集劃分為不同的圖層； 32)進彳丁道路邊線、標(biāo)志標(biāo)線、道路路面和道路標(biāo)志的提取； 33)制作道路標(biāo)志和道路標(biāo)線相應(yīng)的符號以及命令函數(shù)，進行道路標(biāo)志和道路標(biāo)線的擬合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，其特征在于，所述的步驟23)中確定道路路面的方法為: 獲得路面回波反射率的范圍U，若獲取的點回波反射率在范圍U之內(nèi)，則表明該點是浙青道路表面點。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，其特征在于，所述的步驟23)中確定道路標(biāo)線點集的方法為: 獲得路面標(biāo)線回波反射率的范圍T，若獲取的點回波反射率在范圍T之內(nèi)，則表明該點是道路標(biāo)線點。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于點云的交通安全道路特征圖成圖方法，其特征在于，所述的步驟5)包括以下步驟: 51)利用CAD畫出符合比例要求的符號圖形； 52)把符號圖形縮放到一致的大小，將繪制好的符號按照統(tǒng)一的尺寸轉(zhuǎn)成圖片； 53)利用FontCreator字體編輯軟件，把轉(zhuǎn)換后的一致的圖片導(dǎo)入其中； 54)調(diào)整符號，保存字庫文件，將制作好的TrueType字體文件安裝到系統(tǒng)中； 55)將字體文件中的點符號導(dǎo)入地形圖符號庫的點符號子庫中，確定其定位點，在符號屬性編輯器中編輯點狀符號的顏色、大小、旋轉(zhuǎn)角度和偏移量屬性，設(shè)置符號名及其地物分類碼，完成ArcGIS符號庫的創(chuàng)建。
【文檔編號】G06F17/50GK104281746SQ201410509688
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】吳杭彬, 劉春 , 姚連璧, 姚文馳, 李亞云, 劉程, 李正寧, 張舒航, 汪志飛, 李茂
申請人:同濟大學(xué)