基于车辆密度感知的城市可行驶区域CIM信息处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于车辆密度感知的城市可行驶区域CIM信息处理方法。包括：构建城市信息模型；基于神经网络技术对城市道路车辆通行情况进行分析，根据分析结果划定不可行驶区域并进行路障检测，根据路障检测结果结合城市信息模型中的道路边沿信息，划定不可行驶区域以及不可通行道路，划定结果存储至城市信息模型；对摄像头实时采集的图像进行拼接上传至城市信息模型，结合WebGIS技术进行实时的可视化展示。利用本发明专利技术，能够实时获取准确的城市可行驶区域信息，而且智慧城市信息集成性能好，能够实时展示道路全景成像。

【技术实现步骤摘要】
基于车辆密度感知的城市可行驶区域CIM信息处理方法
本专利技术涉及人工智能、智慧城市、CIM、计算机视觉
，具体涉及一种基于车辆密度感知的城市可行驶区域CIM信息处理方法。
技术介绍
目前道路可行驶区域的检测一般是面向单个车辆，从而实现智慧驾驶。然而，在智慧城市建设中，道路可行驶区域信息的实时更新和共享十分重要，因此，需要一种能够面向城市驾驶者与城市监管者的道路可行驶区域信息获取方法。形成道路不可行驶区域的主要原因是车流量大、路障。路障包括路锥、隔离墩等。一方面，在现有技术中，没有结合两种情况对可行驶区域进行分析的方法。另一方面，在车流量检测中，一些方法通过关键点检测直接统计车辆数目，其缺点在于统计过程中，对于车辆互相遮挡的情况，造成基于关键点生成的热斑重叠，使统计产生较大误差。现有的道路障碍物的检测中，一些方法通过生成目标包围框检测并分类是否为前景，缺点在于，不能准确定位障碍物的位置且基于anchor所生成的包围框并不能很好的契合目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种基于车辆密度感知的城市可行驶区域CIM信息处理方法。一种基于车辆密度感知的城市可行驶区域CIM信息处理方法，该方法包括：结合城市建筑信息、道路信息，建立三维城市空间模型，构建城市信息模型；将摄像头实时采集的道路子区域图像输入车辆检测编码器、车辆检测解码器进行分析，得到车辆关键点热力图；对车辆关键点热力图进行基于遗忘系数的热图叠加，得到叠加后的热区分布图；对热区分布图进行阈值化处理，统计热斑像素点的像素比例，基于比例区间得到拥堵等级；当拥堵等级大于等于设定阈值时，将该区域划定为不可行驶区域，当拥堵等级小于设定阈值时，进行路障检测，将各子区域采集的图像输入路障检测编码器、路障检测解码器，输出路障关键点热力图以及路障类型；将路障关键点投影到城市信息模型地面坐标系，根据城市信息模型中存储的路障类型以及路障尺寸生成路障包围框，将相邻路障包围框的相邻边距小于阈值的路障关键点连接，得到路障连续摆放线；结合城市信息模型中相应路段的道路边沿方向信息，分别计算路障连续摆放线两侧端点与两侧道路边沿的距离得到四个距离数值；若仅存在一个距离数值小于设定阈值，该距离数值对应道路边沿记为第一道路边沿，将路障连续摆放线两侧端点分别垂直投影至第一道路边沿得到两条垂直投影线，根据路障连续摆放线、垂直投影线以及第一道路边沿划定不可行驶区域，存储至城市信息模型；若存在两个距离数值均小于设定阈值，且该两个距离数值均为与同侧道路边沿的距离，则路障连续摆放线与单侧道路边沿线形成封闭的区域，将该单侧道路边沿记为第一道路边沿，将路障连续摆放线两侧端点垂直投影至第一道路边沿得到两条垂直投影线，根据路障连续摆放线、垂直投影线以及第一道路边沿划定不可行驶区域，存储至城市信息模型；若存在两个距离数值均小于设定阈值，且该两个距离数值为与不同侧道路边沿的距离，则相应路段不可通行并在城市信息模型中标记为不可通行路段，存储至城市信息模型；将各个摄像头采集的道路子区域图像投影变换至与城市信息模型地面平行的复合全景平面，对投影变换后的图像进行图像拼接操作，得到完整的城市道路图像，存储至城市信息模型；结合WebGIS技术对城市信息模型进行可视化，可视化结果包括城市道路图像图层以及不可行驶区域图层，不可行驶区域图层叠加在城市道路图像图层上。所述车辆检测编码器对道路子区域图像进行特征提取，输出特征图；所述车辆中心点检测解码器，对特征图进行卷积解码，输出车辆关键点热力图，车辆关键点热力图中热斑表征车辆关键点位置的置信度。基于遗忘系数的热图叠加的具体方法为：X＝αx+(1-α)x′,其中x为当前帧车辆关键点热力图结果，x′为之前帧累加结果，X为累加计算结果，即热区分布图，(1-α)为遗忘系数。路障检测编码器对道路子区域图像进行特征提取，输出特征图；所述路障检测解码器对特征图进行卷积解码，输出路障关键点热力图以及路障类型。将各个摄像头采集的道路子区域图像投影变换至与城市信息模型地面平行的复合全景平面包括：根据相机像平面与城市信息模型地面二维平面之间角点的对应点对，通过SVD算法得到两个平面之间投影变换的单应性矩阵，通过单应性矩阵将像平面的点投影到与城市信息模型地面平行的复合全景平面上。对投影变换后的图像进行图像拼接操作，得到完整的城市道路图像包括：对投影变换后的待拼接道路子区域图像进行图像校正、噪声抑制；提取待拼接道路子区域图像的特征点，进行特征点的匹配；根据匹配点对进行单应性矩阵的估计，通过RANSAC方法估算单应性矩阵，将待拼接图像转换到同一坐标下；将所有输入图像变形到复合全景平面上，计算输入图像的变形图像的坐标范围，得到输出图像的大小，计算源图像原点与输出全景图原点的偏移量，将每个输入源图像的像素映射到输出平面上；进行图像融合，得到图像拼接结果。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1.本专利技术结合车辆拥堵情况进行路障检测并划定不可行驶区域，在车辆不拥堵的时候进行路障检测，不仅路障检测结果更准确，而且避免了不间断路障检测带来的大量能源消耗。2.本专利技术基于深度学习技术设计了车辆检测神经网络，并对车辆关键点热力图进行基于时序上的遗忘叠加分析，从而得到道路拥堵情况，相比于传统的实时统计车流量，一方面能从时序上反映一段时间内的车辆通行情况，能解决车辆遮挡导致的精度不高的问题，另一方面基于遗忘系数方法，能够有效防止结果出现大范围震荡。3.本专利技术基于深度学习技术，设计了路障检测神经网络，路障检测神经网络检测路障关键点，相比于传统的基于包围框的分析方法，能够得到更加准确的路障位置，而且能够减少城市信息模型中数据存储量。4.本专利技术结合城市信息模型技术，构建城市信息模型，能够整合各种城市信息，提高了智慧城市模型信息集成能力。5.本专利技术结合构建的城市信息模型，对车辆拥堵检测结果以及路障检测结果进行分析，设计了涵盖不同情况路障摆放的情形，并据此划定不可行驶区域、不可通行道路，并存储至城市信息模型，能够实时得到准确的道路不可行驶区域、不可通行道路。6.本专利技术结合城市信息模型技术与WebGIS技术，将道路子区域图像变换到城市信息模型地面坐标系，经过图像拼接实现道路全景实时成像，在城市信息模型中展示实时的道路图像图层以及不可行驶区域图层，两者复合能够得到更丰富的道路情况信息，不仅方便监管人员监控，而且能够为驾驶者提供外部访问接口，实时获得城市道路情况信息。附图说明图1为本专利技术方法框架图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种基于车辆密度感知的城市可行驶区域CIM信息处理方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车辆密度感知的城市可行驶区域CIM信息处理方法，其特征在于，该方法包括：/n结合城市建筑信息、道路信息，建立三维城市空间模型，构建城市信息模型；/n将摄像头实时采集的道路子区域图像输入车辆检测编码器、车辆检测解码器进行分析，得到车辆关键点热力图；/n对车辆关键点热力图进行基于遗忘系数的热图叠加，得到叠加后的热区分布图；/n对热区分布图进行阈值化处理，统计热斑像素点的像素比例，基于比例区间得到拥堵等级；/n当拥堵等级大于等于设定阈值时，将该区域划定为不可行驶区域，当拥堵等级小于设定阈值时，进行路障检测，将各子区域采集的图像输入路障检测编码器、路障检测解码器，输出路障关键点热力图以及路障类型；/n将路障关键点投影到城市信息模型地面坐标系，根据城市信息模型中存储的路障类型以及路障尺寸生成路障包围框，将相邻路障包围框的相邻边距小于阈值的路障关键点连接，得到路障连续摆放线；/n结合城市信息模型中相应路段的道路边沿方向信息，分别计算路障连续摆放线两侧端点与两侧道路边沿的距离得到四个距离数值；若仅存在一个距离数值小于设定阈值，该距离数值对应道路边沿记为第一道路边沿，将路障连续摆放线两侧端点分别垂直投影至第一道路边沿得到两条垂直投影线，根据路障连续摆放线、垂直投影线以及第一道路边沿划定不可行驶区域，存储至城市信息模型；/n若存在两个距离数值均小于设定阈值，且该两个距离数值均为与同侧道路边沿的距离，则路障连续摆放线与单侧道路边沿线形成封闭的区域，将该单侧道路边沿记为第一道路边沿，将路障连续摆放线两侧端点垂直投影至第一道路边沿得到两条垂直投影线，根据路障连续摆放线、垂直投影线以及第一道路边沿划定不可行驶区域，存储至城市信息模型；/n若存在两个距离数值均小于设定阈值，且该两个距离数值为与不同侧道路边沿的距离，则相应路段不可通行并在城市信息模型中标记为不可通行路段，存储至城市信息模型；/n将各个摄像头采集的道路子区域图像投影变换至与城市信息模型地面平行的复合全景平面，对投影变换后的图像进行图像拼接操作，得到完整的城市道路图像，存储至城市信息模型；/n结合WebGIS技术对城市信息模型进行可视化，可视化结果包括城市道路图像图层以及不可行驶区域图层，不可行驶区域图层叠加在城市道路图像图层上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于车辆密度感知的城市可行驶区域CIM信息处理方法，其特征在于，该方法包括：
结合城市建筑信息、道路信息，建立三维城市空间模型，构建城市信息模型；
将摄像头实时采集的道路子区域图像输入车辆检测编码器、车辆检测解码器进行分析，得到车辆关键点热力图；
对车辆关键点热力图进行基于遗忘系数的热图叠加，得到叠加后的热区分布图；
对热区分布图进行阈值化处理，统计热斑像素点的像素比例，基于比例区间得到拥堵等级；
当拥堵等级大于等于设定阈值时，将该区域划定为不可行驶区域，当拥堵等级小于设定阈值时，进行路障检测，将各子区域采集的图像输入路障检测编码器、路障检测解码器，输出路障关键点热力图以及路障类型；
将路障关键点投影到城市信息模型地面坐标系，根据城市信息模型中存储的路障类型以及路障尺寸生成路障包围框，将相邻路障包围框的相邻边距小于阈值的路障关键点连接，得到路障连续摆放线；
结合城市信息模型中相应路段的道路边沿方向信息，分别计算路障连续摆放线两侧端点与两侧道路边沿的距离得到四个距离数值；若仅存在一个距离数值小于设定阈值，该距离数值对应道路边沿记为第一道路边沿，将路障连续摆放线两侧端点分别垂直投影至第一道路边沿得到两条垂直投影线，根据路障连续摆放线、垂直投影线以及第一道路边沿划定不可行驶区域，存储至城市信息模型；
若存在两个距离数值均小于设定阈值，且该两个距离数值均为与同侧道路边沿的距离，则路障连续摆放线与单侧道路边沿线形成封闭的区域，将该单侧道路边沿记为第一道路边沿，将路障连续摆放线两侧端点垂直投影至第一道路边沿得到两条垂直投影线，根据路障连续摆放线、垂直投影线以及第一道路边沿划定不可行驶区域，存储至城市信息模型；
若存在两个距离数值均小于设定阈值，且该两个距离数值为与不同侧道路边沿的距离，则相应路段不可通行并在城市信息模型中标记为不可通行路段，存储至城市信息模型；
将各个摄像头采集的道路子区域图像投影变换至与城市信息模型地面平行的复合全景平面，对投影变换后的图像进行图像拼接操作，得到完整的城市道路图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞根，陈素娜，
申请(专利权)人：郑州迈拓信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41