一种基于点云的高精度方向箭头提取方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于点云的高精度方向箭头提取方法，该方法包括：获取方向箭头所在区域的地面点云数据；将地面点云数据进行正射投影到xy平面得到投影图；将投影图旋转至与方向箭头所在道路一致的方向，将投影图分割出箭头前景和背景；将箭头前景与箭头的各个模板进行相似度计算，通过相似度最高的模板得到方向箭头的类型和初始角坐标。相对于手动在点云上绘制而言，该方法能极大提升箭头要素的提取效率，精度高；相对于深度学习提取方法而言，该方法不需要大量标注图片，节省时间与经济成本，并且可以作为深度学习提取结果发生漏检时的补充；能够高效、低耗费的自动提取路面方向箭头属性数据。

A method and system of high precision direction arrow extraction based on point cloud

【技术实现步骤摘要】
一种基于点云的高精度方向箭头提取方法及系统
本专利技术涉及高精度地图制作生成领域，尤其涉及一种基于点云的高精度方向箭头提取方法及系统。
技术介绍
在自动驾驶领域，高精度地图数据可作为自动驾驶的对比标准，或者在自动驾驶某些感知缺失时的补充，对于开发自动驾驶功能具有重要的意义。因此，许多地图服务公司都在制作高精度数字地图。在制作高精度数字地图时，路面上的方向箭头是一个非常重要的地面要素，而且所有的公司都会在数字地图中包含方向箭头，目前大致使用的主要包括两种方式，一种是在地图制作平台上手动描绘方向箭头形状并添加属性，该方法能保证方向箭头精度只受来源数据的影响，但是制作效率低下；还有一些使用深度学习方法，通过大量标注箭头样本，自动提取方向箭头和属性，该方法需要相应的深度学习硬件来支持，导致开发周期和费用较高，并且在高进度情况下深度学习的推理速度慢，处理大量数据时耗时长。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于点云的高精度方向箭头提取方法，解决现有技术中方向箭头提取效率低的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于点云的高精度方向箭头提取方法，所述方法包括：步骤1，获取方向箭头所在区域的地面点云数据；步骤2，将所述地面点云数据进行正射投影到xy平面得到投影图；步骤3，将所述投影图旋转至与所述方向箭头所在道路一致的方向，将所述投影图分割出箭头前景和背景；步骤4，将所述箭头前景与箭头的各个模板进行相似度计算，通过相似度最高的模板得到所述方向箭头的类型和初始角坐标。一种基于点云的高精度方向箭头提取系统，。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于点云的高精度方向箭头提取方法及系统，相对于手动在点云上绘制而言，该方法能极大提升箭头要素的提取效率，精度高；相对于深度学习提取方法而言，该方法不需要大量标注图片，节省时间与经济成本，并且可以作为深度学习提取结果发生漏检时的补充；能够高效、低耗费的自动提取路面方向箭头属性数据。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述步骤1包括：通过人工选择或者道路的视频或者图片数据计算确定所述方向箭头的定位点，根据所述定位点和区域大小确定所述所在区域，所述区域大小根据道路实际情况设置。进一步，所述步骤2中得到的所述投影图的像素点强度为点云的反射强度值；至少两个的所述点云落在同一所述像素点时，取所述至少两个的点云的反射强度平均值为所述像素点的强度值。进一步，所述步骤3中确定所述道路的方向为所述投影图的频谱的两个峰值的连线方向。进一步，所述步骤3中将所述投影图分割出箭头前景和背景的过程包括：填充所述投影图的条带间的间隙，对填充后的所述投影图的图像进行自适应阈值分割得到所述箭头前景和背景。进一步，所述步骤4中根据所述箭头前景与箭头的模板的图像的异或值求和的倒数计算所述箭头前景与箭头的模板的相似度。进一步，所述步骤4之后还包括：步骤5，依次对各个所述角点的位置进行迭代优化，前后两次优化所述角点的位置不发生变化时或者达到设定最大迭代次数时停止迭代。进一步，对所述角点的位置进行优化的过程包括：以所述角点为中心建立设定大小的优化区域，计算所述优化区域内与所述箭头前景的相似度最高的位置作为优化后的所述角点的位置。进一步，所述步骤2中得到所述投影图时记录所述投影图的像素点和点云之间的对应关系；所述步骤4之后还包括：步骤6，根据所述焦点位置以及所述投影图的像素点和点云之间的对应关系反算点云坐标。采用上述进一步方案的有益效果是：根据与箭头前景的相似度对各个角点的位置进行优化，防止角点坐标与实际情况存在偏差的情况产生。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于点云的高精度方向箭头提取方法的流程图；图2为本专利技术提供的一种基于点云的高精度方向箭头提取方法的实施例的流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种点云正射投影图的频谱变换结果图；图4(a)为本专利技术实施例提供的方向箭头的投影图进行分割前的效果图；图4(b)为本专利技术实施例提供的方向箭头的投影图进行分割中的效果图；图4(c)为本专利技术实施例提供的方向箭头的投影图进行分割后的效果图；图5为本专利技术实施例提供的一种角点优化示例图；图6为本专利技术提供的一种基于点云的高精度方向箭头提取系统的结构框图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：101、点云数据获取模块，102、投影图确定模块，103、箭头前景确定模块，104、方向箭头确定模块。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示为本专利技术提供的一种基于点云的高精度方向箭头提取方法的流程图，由图1可知，该方法包括：步骤1，获取方向箭头所在区域的地面点云数据。步骤2，将地面点云数据进行正射投影到xy平面得到投影图。xy平面为地理坐标系统高斯投影的平面，高程方向为z轴。步骤3，将投影图旋转至与方向箭头所在道路一致的方向，将投影图分割出箭头前景和背景。步骤4，将箭头前景与箭头的各个模板进行相似度计算，通过相似度最高的模板得到方向箭头的类型和初始角坐标。本专利技术提供的一种基于点云的高精度方向箭头提取方法，相对于手动在点云上绘制而言，该方法能极大提升箭头要素的提取效率，精度高；相对于深度学习提取方法而言，该方法不需要大量标注图片，节省时间与经济成本，并且可以作为深度学习提取结果发生漏检时的补充；能够高效、低耗费的自动提取路面方向箭头属性数据。实施例1本专利技术提供的实施例1为本专利技术提供的一种基于点云的高精度方向箭头提取方法的实施例，如图2所示为本专利技术提供的一种基于点云的高精度方向箭头提取方法的实施例的流程图。由图2可知，该方法包括：步骤1，获取方向箭头所在区域的地面点云数据。通过人工选择或者道路的视频或者图片数据计算确定方向箭头的定位点，根据定位点和区域大小确定所在区域，区域大小根据道路实际情况设置。步骤1中对方向箭头的位置进行粗定位，只需保证地面点云数据完整的包含了方向箭头即可，由粗定位截取包含定位点的一定范围内的地面点云数据，需要时还可以对该地面点云数据进行中值滤波等处理。通过人工选择确定方向箭头的定位点时，可以通过人工交互的方式，人工选择一个点；由于采集点云的设备通常同时会装备摄像头进行视频或图片采集，因此还可以根据道路的视频或者图片数据计算确定方向箭头的定位点，此时根据道路特征人工设置算法规则确定。具体的，该区域大小的实施例可以为20m*20m。步骤2，将地面点云数据进行正射投影到xy平面得到投影图。步骤2中得到的投影图的像素点强度为点云的反射强度值。至少两个的点云落在同一像素点时，取至少两个的点云的反射强度平均值为像素点的强度值。为满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于点云的高精度方向箭头提取方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1，获取方向箭头所在区域的地面点云数据；/n步骤2，将所述地面点云数据进行正射投影到xy平面得到投影图；/n步骤3，将所述投影图旋转至与所述方向箭头所在道路一致的方向，将所述投影图分割出箭头前景和背景；/n步骤4，将所述箭头前景与箭头的各个模板进行相似度计算，通过相似度最高的模板得到所述方向箭头的类型和初始角坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于点云的高精度方向箭头提取方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，获取方向箭头所在区域的地面点云数据；
步骤2，将所述地面点云数据进行正射投影到xy平面得到投影图；
步骤3，将所述投影图旋转至与所述方向箭头所在道路一致的方向，将所述投影图分割出箭头前景和背景；
步骤4，将所述箭头前景与箭头的各个模板进行相似度计算，通过相似度最高的模板得到所述方向箭头的类型和初始角坐标。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：
通过人工选择或者道路的视频或者图片数据计算确定所述方向箭头的定位点，根据所述定位点和区域大小确定所述所在区域，所述区域大小根据道路实际情况设置。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中得到的所述投影图的像素点强度为点云的反射强度值；
至少两个的所述点云落在同一所述像素点时，取所述至少两个的点云的反射强度平均值为所述像素点的强度值。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中确定所述道路的方向为所述投影图的频谱的两个峰值的连线方向。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中将所述投影图分割出箭头前景和背景的过程包括：填充所述投影图的条带间的间隙，对填充后的所述投影图的图像进行自适应阈值分割得到所述箭头前景和背景。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中根据所述箭头前景与箭...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈操，肖圣，何豪杰，何云，文铁谋，刘奋，
申请(专利权)人：武汉中海庭数据技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42