本發(fā)明屬于測(cè)繪科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取方法和裝置。

背景技術(shù)：

道路平面線(xiàn)型的估計(jì)在道路仿真和導(dǎo)航中發(fā)揮著重要的作用。傳統(tǒng)的測(cè)量手段，比如全站儀，在正常運(yùn)行的道路上采集數(shù)據(jù)，容易造成交通擁堵，也危害測(cè)量人員的安全。機(jī)載掃描技術(shù)覆蓋范圍廣，但是由于激光穿透性有限，在被植被遮擋之處，難以獲取地面信息。因此，在道路等狹長(zhǎng)且遮擋較多的地區(qū)，車(chē)載激光掃描技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)。

目前，車(chē)載激光掃描成為測(cè)量中最為有力的技術(shù)手段之一。然而，車(chē)載激光掃描技術(shù)雖然可以獲取海量的高精度點(diǎn)位坐標(biāo)，但是由于車(chē)載激光掃描采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的離散性，點(diǎn)云與被測(cè)物體表面的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系不能確定，導(dǎo)致從點(diǎn)云中無(wú)法直接獲取道路中心線(xiàn)的平面坐標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何精確地從車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)中提取道路中心線(xiàn)。

針對(duì)該技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取方法，包括：

S1：沿著所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)延伸的第一方向，將所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)分割成點(diǎn)云塊；

S2：獲取過(guò)所述點(diǎn)云塊的塊中心點(diǎn)且垂直于所述第一方向的第一平面，以及所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第一側(cè)的第一點(diǎn)集，所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第二側(cè)的第二點(diǎn)集；

S3：以所述塊中心點(diǎn)為起點(diǎn)，依次計(jì)算所述第一點(diǎn)集中相鄰點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)的差值的第一絕對(duì)值，獲取首次得到的所述第一絕對(duì)值大于第一閾值的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的第一邊緣點(diǎn)，以所述塊中心點(diǎn)為起點(diǎn)，依次計(jì)算所述第二點(diǎn)集中相鄰點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)的差值的第二絕對(duì)值，獲取首次得到的所述第二絕對(duì)值大于第二閾值的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的第二邊緣點(diǎn)；

S4：在所述點(diǎn)云塊中，獲取位于所述道路所在平面內(nèi)且與所述第一邊緣點(diǎn)和所述第二邊緣點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的道路中心點(diǎn)，獲取每一點(diǎn)云塊中的所有道路中心點(diǎn)，以得到道路中心線(xiàn)；

其中，所述第一相鄰點(diǎn)是所述第一點(diǎn)集中與所述第一邊緣點(diǎn)相鄰且靠近所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)，所述第二相鄰點(diǎn)是所述第二點(diǎn)集中與所述第二邊緣點(diǎn)相鄰且靠近所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述步驟S1包括：

S11：對(duì)所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)進(jìn)行抽稀處理；

S12：沿著所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)延伸的第一方向，將所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)分割成點(diǎn)云塊，以使每一點(diǎn)云塊中包括至少兩個(gè)位于所述點(diǎn)云塊邊緣的軌跡點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述步驟S2包括：

S21：將點(diǎn)云塊內(nèi)的點(diǎn)的坐標(biāo)按照如下公式：

轉(zhuǎn)換成以該點(diǎn)云塊中沿著所述第一方向上的第一個(gè)軌跡點(diǎn)為原點(diǎn)，以所述第一方向?yàn)閅軸的所確定的局部直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)；

其中，j＝1,2,...,p，p為所述點(diǎn)云塊中的總點(diǎn)數(shù)；和X_j分別為在局部直角坐標(biāo)系和統(tǒng)一坐標(biāo)系中，第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的第j個(gè)點(diǎn)向量；ΔX^q為第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的平移向量；為第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的旋轉(zhuǎn)矩陣，所述旋轉(zhuǎn)矩陣以角度κ^q得出，κ為塊q中沿著所述第一方向上的前兩個(gè)軌跡點(diǎn)與所述中心點(diǎn)連線(xiàn)的夾角。

S22：獲取過(guò)所述點(diǎn)云塊的塊中心點(diǎn)且垂直于所述第一方向的第一平面，獲取所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第一側(cè)的第一點(diǎn)集，以及所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第二側(cè)的第二點(diǎn)集；

優(yōu)選地，所述第一絕對(duì)值和第二絕對(duì)值按照如下公式計(jì)算：

其中，r為第r個(gè)點(diǎn)云塊；z_b為所述塊中心點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)；m為所述第一點(diǎn)集或第二點(diǎn)集中的點(diǎn)的總數(shù)；為第r個(gè)點(diǎn)云塊中，所述第一點(diǎn)集或第二點(diǎn)集中的第個(gè)點(diǎn)和與其相鄰且遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)的差值的絕對(duì)值；設(shè)定第一閾值或者第二閾值為d_b，將通過(guò)上式計(jì)算得到的絕對(duì)值與d_b對(duì)比，獲取首次得到的大于d_b的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)作為邊緣點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述步驟S4包括：

S41：獲取與所述第一邊緣點(diǎn)的距離小于預(yù)設(shè)距離的所有點(diǎn)的第一相關(guān)點(diǎn)集，以及與所述第二邊緣點(diǎn)的距離小于預(yù)設(shè)距離的所有點(diǎn)的第二相關(guān)點(diǎn)集；

S42：獲取所述第一相關(guān)點(diǎn)集中與第一相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值差值的絕對(duì)值最小的第三邊緣點(diǎn)，以及所述第二相關(guān)點(diǎn)集中與第二相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值差值的絕對(duì)值最小的第四邊緣點(diǎn)；

S43：在所述點(diǎn)云塊中，獲取與所述第三邊緣點(diǎn)和所述第四邊緣點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的道路中心點(diǎn)，獲取每一點(diǎn)云塊中的所有道路中心點(diǎn)，以得到道路中心線(xiàn)。

另一方面，本發(fā)明提供了一種基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取裝置，包括：

分塊模塊，用于沿著所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)延伸的第一方向，將所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)分割成點(diǎn)云塊；

第一獲取模塊，用于獲取過(guò)所述點(diǎn)云塊的塊中心點(diǎn)且垂直于所述第一方向的第一平面，以及所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第一側(cè)的第一點(diǎn)集，所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第二側(cè)的第二點(diǎn)集；

第二獲取模塊，用于以所述塊中心點(diǎn)為起點(diǎn)，依次計(jì)算所述第一點(diǎn)集中相鄰點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)的差值的第一絕對(duì)值，獲取首次得到的所述第一絕對(duì)值大于第一閾值的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的第一邊緣點(diǎn)，以所述塊中心點(diǎn)為起點(diǎn)，依次計(jì)算所述第二點(diǎn)集中相鄰點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)的差值的第二絕對(duì)值，獲取首次得到的所述第二絕對(duì)值大于第二閾值的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的第二邊緣點(diǎn)；

第三獲取模塊，用于在所述點(diǎn)云塊中，獲取位于所述道路所在平面內(nèi)且與所述第一邊緣點(diǎn)和所述第二邊緣點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的道路中心點(diǎn)，獲取每一點(diǎn)云塊中的所有道路中心點(diǎn)，以得到道路中心線(xiàn)。

優(yōu)選地，所述分塊模塊還用于對(duì)所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)進(jìn)行抽稀處理后沿著所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)延伸的第一方向，將所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)分割成點(diǎn)云塊，以使每一點(diǎn)云塊中包括至少兩個(gè)位于所述點(diǎn)云塊邊緣的軌跡點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述第一獲取模塊包括：

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于將點(diǎn)云塊內(nèi)的點(diǎn)的坐標(biāo)按照如下公式：

$X_j^q={\mathrm{\ΔX}}^q+R^q{X}_j$

轉(zhuǎn)換成以該點(diǎn)云塊中沿著所述第一方向上的第一個(gè)軌跡點(diǎn)為原點(diǎn)，以所述第一方向?yàn)閅軸的所確定的局部直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)；

第一點(diǎn)集獲取單元，用于獲取過(guò)所述點(diǎn)云塊的塊中心點(diǎn)且垂直于所述第一方向的第一平面，獲取所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第一側(cè)的第一點(diǎn)集，以及所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第二側(cè)的第二點(diǎn)集；

其中，j＝1,2,...,p，p為所述點(diǎn)云塊中的總點(diǎn)數(shù)；和X_j分別為在局部直角坐標(biāo)系和統(tǒng)一坐標(biāo)系中，第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的第j個(gè)點(diǎn)向量；ΔX^q為第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的平移向量；為第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的旋轉(zhuǎn)矩陣，所述旋轉(zhuǎn)矩陣以角度κ^q得出，κ為第q個(gè)點(diǎn)云塊中兩個(gè)軌跡點(diǎn)與所述中心點(diǎn)連線(xiàn)的夾角。

優(yōu)選地，其特征在于，所述第一絕對(duì)值和第二絕對(duì)值按照如下公式計(jì)算：

其中，r為第r個(gè)點(diǎn)云塊；z_b為所述塊中心點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)；m為所述第一點(diǎn)集或第二點(diǎn)集中的點(diǎn)的總數(shù)；為第r個(gè)點(diǎn)云塊中，所述第一點(diǎn)集或第二點(diǎn)集中的第個(gè)點(diǎn)和與其相鄰且遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)的差值的絕對(duì)值；設(shè)定第一閾值或者第二閾值為d_b，將通過(guò)上式計(jì)算得到的絕對(duì)值與d_b對(duì)比，獲取首次得到的大于d_b的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)作為邊緣點(diǎn)。

優(yōu)選地，其特征在于，所述第三獲取模塊包括：

第二點(diǎn)集獲取單元，用于獲取與所述第一邊緣點(diǎn)的距離小于預(yù)設(shè)距離的所有點(diǎn)的第一相關(guān)點(diǎn)集，以及與所述第二邊緣點(diǎn)的距離小于預(yù)設(shè)距離的所有點(diǎn)的第二相關(guān)點(diǎn)集；

邊緣點(diǎn)獲取單元，用于獲取所述第一相關(guān)點(diǎn)集中與第一相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值差值的絕對(duì)值最小的第三邊緣點(diǎn)，以及所述第二相關(guān)點(diǎn)集中與第二相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值差值的絕對(duì)值最小的第四邊緣點(diǎn)；

中心線(xiàn)獲取單元，用于在所述點(diǎn)云塊中，獲取與所述第三邊緣點(diǎn)和所述第四邊緣點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的道路中心點(diǎn)，獲取每一點(diǎn)云塊中的所有道路中心點(diǎn)，以得到道路中心線(xiàn)；其中，所述第一相鄰點(diǎn)是所述第一點(diǎn)集中與所述第一邊緣點(diǎn)相鄰且靠近所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)，所述第二相鄰點(diǎn)是所述第二點(diǎn)集中與所述第二邊緣點(diǎn)相鄰且靠近所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)。

本發(fā)明提供的基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取方法和裝置，通過(guò)將車(chē)載掃面系統(tǒng)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)及軌跡數(shù)據(jù)的分塊處理，利用相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值的對(duì)比，確定出道路邊緣點(diǎn)，進(jìn)而確定道路的中心點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了從車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)中提取道路中心線(xiàn)，同時(shí)，本發(fā)明提供的方法和裝置對(duì)車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比，使得提取的道路中心線(xiàn)更加精準(zhǔn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取方法的具體道路的示例圖；

圖3是本發(fā)明提供的基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本實(shí)施例提供了一種基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取方法，如圖1所示，包括以下步驟：

S1：沿著車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)延伸的第一方向，將車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)分割成點(diǎn)云塊；

S2：獲取過(guò)點(diǎn)云塊的塊中心點(diǎn)且垂直于第一方向的第一平面，以及點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于塊中心點(diǎn)第一側(cè)的第一點(diǎn)集，點(diǎn)云塊中在第一平面內(nèi)且位于塊中心點(diǎn)第二側(cè)的第二點(diǎn)集；

S3：以塊中心點(diǎn)為起點(diǎn)，依次計(jì)算第一點(diǎn)集中相鄰點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)的差值的第一絕對(duì)值，獲取首次得到的第一絕對(duì)值大于第一閾值的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離塊中心點(diǎn)的第一邊緣點(diǎn)，以塊中心點(diǎn)為起點(diǎn)，依次計(jì)算第二點(diǎn)集中相鄰點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)的差值的第二絕對(duì)值，獲取首次得到的第二絕對(duì)值大于第二閾值的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離塊中心點(diǎn)的第二邊緣點(diǎn)；

S4：在點(diǎn)云塊中，獲取位于所述道路所在平面內(nèi)且與第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的道路中心點(diǎn)，獲取每一點(diǎn)云塊中的所有道路中心點(diǎn)，以得到道路中心線(xiàn)。

第一方向是軌跡線(xiàn)延伸的方向，在每一點(diǎn)處，第一方向?yàn)樵擖c(diǎn)的切線(xiàn)方法。車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)和軌跡點(diǎn)均是基于統(tǒng)一坐標(biāo)系的。

本實(shí)施例提供的基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取方法，通過(guò)將車(chē)載掃面系統(tǒng)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)及軌跡數(shù)據(jù)的分塊處理，利用相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值的對(duì)比，確定出道路邊緣點(diǎn)，進(jìn)而確定道路的中心點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了從車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)中提取道路中心線(xiàn)，同時(shí)，本發(fā)明提供的方法和裝置對(duì)車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比，使得提取的道路中心線(xiàn)更加精準(zhǔn)。

優(yōu)選地，所述步驟S1包括：

S11：對(duì)所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)進(jìn)行抽稀處理；

S12：沿著所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)延伸的第一方向，將所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)分割成點(diǎn)云塊，以使每一點(diǎn)云塊中包括至少兩個(gè)位于所述點(diǎn)云塊邊緣的軌跡點(diǎn)。

本實(shí)施例中，對(duì)車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽稀，是為了簡(jiǎn)化計(jì)算。還可以對(duì)點(diǎn)云和軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行去中心化計(jì)算后，對(duì)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行抽稀。每一區(qū)域抽稀的點(diǎn)數(shù)可根據(jù)實(shí)際采集的數(shù)據(jù)而定，例如，對(duì)于點(diǎn)聚集密集的地區(qū)，可以通過(guò)抽稀去掉更多的點(diǎn)。

為了計(jì)算中的方便，可使分割的每一點(diǎn)云塊中包含至少兩個(gè)軌跡點(diǎn)，例如，每個(gè)點(diǎn)云塊中只包含兩個(gè)軌跡點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)這兩個(gè)軌跡點(diǎn)之間的點(diǎn)云塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提取塊的中心線(xiàn)。

由于車(chē)載掃描系統(tǒng)在獲取點(diǎn)云和軌跡的數(shù)據(jù)時(shí)，行車(chē)速度和道路狀況的差異，導(dǎo)致分割的點(diǎn)云塊沿著第一方向的長(zhǎng)度不同。以抽稀后軌跡相鄰點(diǎn)作為分塊的邊界，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)唯一的分到各個(gè)塊中。

車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)云、照片、GPS、INS等原始數(shù)據(jù)是基于GPS坐標(biāo)系統(tǒng)(統(tǒng)一坐標(biāo)系)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和軌跡數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理過(guò)程。

更進(jìn)一步地，所述步驟S2包括：

S21：將點(diǎn)云塊內(nèi)的點(diǎn)的坐標(biāo)按照如下公式：

$X_j^q={\mathrm{\ΔX}}^q+R^q{X}_j$

轉(zhuǎn)換成以該點(diǎn)云塊中沿著所述第一方向上的第一個(gè)軌跡點(diǎn)為原點(diǎn)，以所述第一方向?yàn)閅軸的所確定的局部直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)；

S22：獲取過(guò)所述點(diǎn)云塊的塊中心點(diǎn)且垂直于所述第一方向的第一平面，獲取所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第一側(cè)的第一點(diǎn)集，以及所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第二側(cè)的第二點(diǎn)集；

其中，j＝1,2,...,p，p為所述點(diǎn)云塊中的總點(diǎn)數(shù)；和X_j分別為在局部直角坐標(biāo)系和統(tǒng)一坐標(biāo)系中，第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的第j個(gè)點(diǎn)向量；ΔX^q為第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的平移向量；為第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的旋轉(zhuǎn)矩陣，所述旋轉(zhuǎn)矩陣以角度κ^q得出，κ為塊q中兩個(gè)軌跡點(diǎn)在平面上的夾角。

在將塊內(nèi)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)從統(tǒng)一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至基于塊的局部坐標(biāo)系的過(guò)程中，對(duì)于局部坐標(biāo)系的確定可采用如下方法，使局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于點(diǎn)云塊中的一個(gè)軌跡點(diǎn)t_q(表示第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的一個(gè)軌跡點(diǎn))上，一個(gè)軸沿著軌跡點(diǎn)t_q出的軌跡的切線(xiàn)方向(在沿著第一方向的兩個(gè)軌跡點(diǎn)的連線(xiàn)就是這這兩個(gè)軌跡點(diǎn)所在的切線(xiàn)方向時(shí)，取這兩個(gè)點(diǎn)的連線(xiàn)作為局部坐標(biāo)系的一條邊，也就是點(diǎn)云塊的一條邊)，局部坐標(biāo)系的另外兩個(gè)方向服從右手坐標(biāo)系統(tǒng)。

本實(shí)施例提供的方法，將統(tǒng)一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為局部坐標(biāo)系，提高了數(shù)據(jù)計(jì)算速率。

具體的，所述第一絕對(duì)值和第二絕對(duì)值按照如下公式計(jì)算：

其中，r為第r個(gè)點(diǎn)云塊；z_b為所述塊中心點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)；m為所述第一點(diǎn)集或第二點(diǎn)集中的點(diǎn)的總數(shù)；為第r個(gè)點(diǎn)云塊中，所述第一點(diǎn)集或第二點(diǎn)集中的第個(gè)點(diǎn)和與其相鄰且遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)的差值的絕對(duì)值；設(shè)定第一閾值或者第二閾值為d_b，將通過(guò)上式計(jì)算得到的絕對(duì)值與d_b對(duì)比，獲取首次得到的大于d_b的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)作為邊緣點(diǎn)。

具體地，可以以垂直于第一方向(軌跡前行方向)，且位于塊中心的平面作為剖面(第一平面)，該平面沿著第一方向和所述第一方向的反方向分別被賦予5cm的厚度。

具體如圖2所示，該剖面的中心點(diǎn)作為塊中心點(diǎn)(圖2中的x_b)。將該點(diǎn)云塊中所有位于該剖面的點(diǎn)以塊中心點(diǎn)作為起始點(diǎn)，將該點(diǎn)云塊中所有位于該剖面的點(diǎn)分成兩組(分別位于塊中心點(diǎn)的兩側(cè))。下面以其中一組作為例子進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽稀，然后比較相鄰點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)值的差的絕對(duì)值(高程差)。

例如，從塊中心點(diǎn)開(kāi)始的第一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算其和塊中心點(diǎn)之間的高程差，若該高程差小于預(yù)設(shè)的閾值d_b，則繼續(xù)比較剩余的點(diǎn)，若從第2個(gè)點(diǎn)到第m-1個(gè)點(diǎn)，高程差均小于預(yù)設(shè)的閾值d_b，則比較第m+1個(gè)點(diǎn)(圖2中的點(diǎn))與第m個(gè)點(diǎn)的高程差。若得到高程差大于或等于預(yù)設(shè)的閾值d_b，則將第m+1個(gè)點(diǎn)作為第一邊緣邊點(diǎn)。對(duì)于塊中心點(diǎn)x_b的另外一側(cè)，用相同的方法獲得第二邊緣點(diǎn)點(diǎn)，在該點(diǎn)云塊中，獲取與所述第以邊緣點(diǎn)點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的道路中心點(diǎn)x_c。具體的計(jì)算過(guò)程如下所示。

進(jìn)一步地，所述步驟S4包括：

S41：獲取與所述第一邊緣點(diǎn)的距離小于預(yù)設(shè)距離的所有點(diǎn)的第一相關(guān)點(diǎn)集，以及與所述第二邊緣點(diǎn)的距離小于預(yù)設(shè)距離的所有點(diǎn)的第二相關(guān)點(diǎn)集；

S42：獲取所述第一相關(guān)點(diǎn)集中與第一相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值差值的絕對(duì)值最小的第三邊緣點(diǎn)，以及所述第二相關(guān)點(diǎn)集中與第二相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值差值的絕對(duì)值最小的第四邊緣點(diǎn)；

S43：在所述點(diǎn)云塊中，獲取與所述第三邊緣點(diǎn)和所述第四邊緣點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的道路中心點(diǎn)，獲取每一點(diǎn)云塊中的所有道路中心點(diǎn)，以得到道路中心線(xiàn)；

其中，所述第一相鄰點(diǎn)是所述第一點(diǎn)集中與所述第一邊緣點(diǎn)相鄰且靠近所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)，所述第二相鄰點(diǎn)是所述第二點(diǎn)集中與所述第二邊緣點(diǎn)相鄰且靠近所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)。

比如圖2中，在獲取第一相關(guān)點(diǎn)集時(shí)，第一相鄰點(diǎn)(圖2中的點(diǎn))由于與第一邊緣點(diǎn)靠近，被納入第一相關(guān)點(diǎn)集。那么在第一相關(guān)點(diǎn)集中，與第一相鄰點(diǎn)高程差最小的點(diǎn)就是其本身，所以點(diǎn)即是第三邊緣點(diǎn)。同樣的方法，在第二邊緣點(diǎn)的相關(guān)點(diǎn)中，點(diǎn)就是第四邊緣點(diǎn)。通過(guò)點(diǎn)和點(diǎn)也可確定道路中心點(diǎn)x_c。

另一方面，本是實(shí)施例提供了一種基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取裝置300，包括：

分塊模塊301，用于沿著所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)延伸的第一方向，將所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)分割成點(diǎn)云塊；

第一獲取模塊302，用于獲取過(guò)所述點(diǎn)云塊的塊中心點(diǎn)且垂直于所述第一方向的第一平面，以及所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第一側(cè)的第一點(diǎn)集，所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第二側(cè)的第二點(diǎn)集；

第二獲取模塊303，用于以所述塊中心點(diǎn)為起點(diǎn)，依次計(jì)算所述第一點(diǎn)集中相鄰點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)的差值的第一絕對(duì)值，獲取首次得到的所述第一絕對(duì)值大于第一閾值的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的第一邊緣點(diǎn)，以所述塊中心點(diǎn)為起點(diǎn)，依次計(jì)算所述第二點(diǎn)集中相鄰點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)的差值的第二絕對(duì)值，獲取首次得到的所述第二絕對(duì)值大于第二閾值的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的第二邊緣點(diǎn)；

第三獲取模塊304，用于在所述點(diǎn)云塊中，獲取位于所述道路所在平面內(nèi)且與所述第一邊緣點(diǎn)和所述第二邊緣點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的道路中心點(diǎn)，獲取每一點(diǎn)云塊中的所有道路中心點(diǎn)，以得到道路中心線(xiàn)。

優(yōu)選地，所述分塊模塊還用于對(duì)所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)進(jìn)行抽稀處理后沿著所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的軌跡點(diǎn)延伸的第一方向，將所述車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的點(diǎn)分割成點(diǎn)云塊，以使每一點(diǎn)云塊中包括至少兩個(gè)位于所述點(diǎn)云塊邊緣的軌跡點(diǎn)。

本發(fā)明提供的基于車(chē)載掃描系統(tǒng)的道路中心線(xiàn)提取裝置，通過(guò)將車(chē)載掃面系統(tǒng)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)及軌跡數(shù)據(jù)的分塊處理，利用相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值的對(duì)比，確定出道路邊緣點(diǎn)，進(jìn)而確定道路的中心點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了從車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)中提取道路中心線(xiàn)，同時(shí)，本發(fā)明提供的方法和裝置對(duì)車(chē)載掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比，使得提取的道路中心線(xiàn)更加精準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，所述第一獲取模塊包括：

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于將點(diǎn)云塊內(nèi)的點(diǎn)的坐標(biāo)按照如下公式：

$X_j^q={\mathrm{\ΔX}}^q+R^q{X}_j$

轉(zhuǎn)換成以該點(diǎn)云塊中沿著所述第一方向上的第一個(gè)軌跡點(diǎn)為原點(diǎn)，以所述第一方向?yàn)閅軸的所確定的局部直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)；

第一點(diǎn)集獲取單元，用于獲取過(guò)所述點(diǎn)云塊的塊中心點(diǎn)且垂直于所述第一方向的第一平面，獲取所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第一側(cè)的第一點(diǎn)集，以及所述點(diǎn)云塊中在所述第一平面內(nèi)且位于所述塊中心點(diǎn)第二側(cè)的第二點(diǎn)集；

其中，j＝1,2,...,p，p為所述點(diǎn)云塊中的總點(diǎn)數(shù)；和X_j分別為在局部直角坐標(biāo)系和統(tǒng)一坐標(biāo)系中，第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的第j個(gè)點(diǎn)向量；ΔX^q為第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的平移向量；為第q個(gè)點(diǎn)云塊內(nèi)的旋轉(zhuǎn)矩陣，所述旋轉(zhuǎn)矩陣以角度κ^q得出，κ為第q個(gè)點(diǎn)云塊中兩個(gè)軌跡點(diǎn)與所述中心點(diǎn)連線(xiàn)的夾角。

優(yōu)選地，其特征在于，所述第一絕對(duì)值和第二絕對(duì)值按照如下公式計(jì)算：

其中，r為第r個(gè)點(diǎn)云塊；z_b為所述塊中心點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)；m為所述第一點(diǎn)集或第二點(diǎn)集中的點(diǎn)的總數(shù)；為第r個(gè)點(diǎn)云塊中，所述第一點(diǎn)集或第二點(diǎn)集中的第個(gè)點(diǎn)和與其相鄰且遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)的差值的絕對(duì)值；設(shè)定第一閾值或者第二閾值為d_b，將通過(guò)上式計(jì)算得到的絕對(duì)值與d_b對(duì)比，獲取首次得到的大于d_b的兩點(diǎn)中遠(yuǎn)離所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)作為邊緣點(diǎn)。

優(yōu)選地，其特征在于，所述第三獲取模塊包括：

第二點(diǎn)集獲取單元，用于獲取與所述第一邊緣點(diǎn)的距離小于預(yù)設(shè)距離的所有點(diǎn)的第一相關(guān)點(diǎn)集，以及與所述第二邊緣點(diǎn)的距離小于預(yù)設(shè)距離的所有點(diǎn)的第二相關(guān)點(diǎn)集；

邊緣點(diǎn)獲取單元，用于獲取所述第一相關(guān)點(diǎn)集中與第一相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值差值的絕對(duì)值最小的第三邊緣點(diǎn)，以及所述第二相關(guān)點(diǎn)集中與第二相鄰點(diǎn)之間的Z軸坐標(biāo)值差值的絕對(duì)值最小的第四邊緣點(diǎn)；

中心線(xiàn)獲取單元，用于在所述點(diǎn)云塊中，獲取與所述第三邊緣點(diǎn)和所述第四邊緣點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)具有相同X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)的道路中心點(diǎn)，獲取每一點(diǎn)云塊中的所有道路中心點(diǎn)，以得到道路中心線(xiàn)；

其中，所述第一相鄰點(diǎn)是所述第一點(diǎn)集中與所述第一邊緣點(diǎn)相鄰且靠近所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)，所述第二相鄰點(diǎn)是所述第二點(diǎn)集中與所述第二邊緣點(diǎn)相鄰且靠近所述塊中心點(diǎn)的點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。