一种数字孪生城市道路的构建系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种数字孪生城市道路的构建系统及方法，涉及数字孪生技术领域，包括：道路组件图库，用于保存预先生成的多个道路组件；源数据处理模块，用于获取待构建区域的道路源数据，并处理得到待构建区域包含的各条道路的道路中心线、道路宽度和车道数；道路生成模块，用于分别根据道路中心线、道路宽度和车道数生成对应的网格化道路、各网格化道路关联的交叉路口网格，并于网格化道路和对应的交叉路口网格上标记出多个组件点位；道路构建模块，用于调用各道路组件配置于相应的组件点位处，以构建得到待构建区域的数字孪生城市道路。有益效果是有效提升数字孪生城市道路的构建效率，同时大大简化人工操作，降低对人工经验的依赖，提升精准度。提升精准度。提升精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生城市道路的构建系统及方法


[0001]本专利技术涉及数字孪生
，尤其涉及一种数字孪生城市道路的构建系统及方法。

技术介绍

[0002]随着智慧城市新兴领域的出现，数字孪生城市已经成为所有数字城市的刚需，而其中数字孪生城市道路就是数字城市非常重要的组成部分。
[0003]现有的道路孪生通常以精确卫星图为底图，匹配好比例尺和位置，然后人工识别道路的边界，用手动拟合样条线的方式，将道路与环境的分界线画出来，然后把线条全部闭合之后，慢慢填充网格面，然后将底图卫星图用布尔差集消去，达到道路与环境分割的目的，同时匹配例如斑马线或者用3dmax的快速路网quick补充道路的细节，最终完成整体道路的模型建模方式。但其以人工经验为主进行铺贴，速度很慢，每一个细节都需要亲力亲为，需要消耗大量的精力和资源，且手工铺贴的美术部分以模型或者贴图为主，而贴图的类型有限，不能完整地模拟真实的道路情况，同时容易忽视道路的各个组成之间的有机联系，使得城市道路孪生低效且缓慢，无法适应大规模城市孪生的巨大需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种数字孪生城市道路的构建系统，包括：
[0005]道路组件图库，用于保存预先生成的多个道路组件；
[0006]源数据处理模块，用于获取待构建区域的道路源数据，并根据所述道路源数据处理得到所述待构建区域包含的各条道路的道路中心线、道路宽度和车道数；
[0007]道路生成模块，连接所述源数据处理模块，用于分别根据所述道路中心线、所述道路宽度和所述车道数生成对应的网格化道路、各所述网格化道路关联的交叉路口网格，并于所述网格化道路和对应的所述交叉路口网格上标记出多个组件点位；
[0008]道路构建模块，分别连接所述道路组件图库和所述道路生成模块，用于调用各所述道路组件配置于相应的所述组件点位处，以构建得到所述待构建区域的数字孪生城市道路。
[0009]优选的，所述道路源数据为所述待构建区域的区域图像，则所述源数据处理模块包括：
[0010]图像识别单元，用于对所述区域图像进行道路边界识别得到所述待构建区域中包含的各条道路的道路边界点集合；
[0011]第一处理单元，连接所述图像识别单元，用于根据所述道路边界点集合处理得到各条道路的所述道路宽度和所述道路中心线；
[0012]第二处理单元，连接所述第一处理单元，用于分别根据各所述道路宽度处理得到各条道路的所述车道数。
[0013]优选的，所述第一处理单元包括：
[0014]第一聚类子单元，用于对所述道路边界点集合进行位置聚类得到多个点云，并提取出每条道路两侧的两个点云；
[0015]宽度计算子单元，连接所述第一聚类子单元，用于针对每条道路两侧的两个点云，分别计算其中一个点云中的每个点与另一个点云中相距最近的点之间的距离，随后对各所述距离进行平滑处理，并计算得到平滑处理后的各所述距离的平均值作为所述道路宽度；
[0016]中心线生成子单元，分别连接所述第一聚类子单元和所述宽度计算子单元，用于针对每条道路两侧的两个点云，将两个所述点云分别向道路内部方向偏移所述道路宽度的二分之一倍的距离，随后对偏移后的各点进行清洗后线性拟合得到所述道路中心线。
[0017]优选的，所述源数据处理模块还包括第三处理单元，连接所述第一处理单元，用于处理得到各所述道路中心线之间的交叉点位置作为交叉路口的几何中心点。
[0018]优选的，所述道路生成模块包括：
[0019]边界生成单元，用于将所述道路中心线分别向左右两侧偏移所述道路宽度的距离得到对应的两条道路边界线，并对两条所述道路边界线进行插值分段折线化得到网格化边界；
[0020]道路网格化单元，连接所述边界生成单元，用于根据所述道路中心线、所述道路宽度和所述车道数处理得到每条道路的分道线的位置参数，并根据所述位置参数生成对应的所述分道线的虚线图形并实例化，以及对所述道路中心线进行实例化，以生成所述网格化道路；
[0021]路口网格化单元，连接所述边界生成单元，用于以所述区域图像构建图像坐标系，并在所述图像坐标系下根据每条道路的所述道路中心线和所述道路边界线生成所述交叉路口网格。
[0022]优选的，所述路口网格化单元包括：
[0023]第二聚类子单元，用于提取各所述道路中心线的中心线端点，并对各所述中心线端点进行聚类得到多个中心线端点簇；
[0024]中心定位子单元，连接所述第二聚类子单元，用于针对每个中心线端点簇，获取所述中心线端点簇中的各所述中心线端点在所述图像坐标系中的图像坐标值，并计算各所述图像坐标值的平均值得到所述中心线端点簇的中心点坐标；
[0025]网格化子单元，连接所述中心定位子单元，用于以所述中心点坐标为圆心，以预设半径做圆，将圆中包含的各所述道路边界线的边界线端点按照逆时针方向依次首尾连线，随后将相邻两个所属不同道路的边界线端点之间的连线按照预设的收缩系数朝向所述中心点坐标收缩形成曲线，以生成所述交叉路口网格。
[0026]优选的，所述组件点位包括立式红绿灯点位，和/或树点位，和/或路灯点位，所述道路组件对应包括立式红绿灯组件，和/或树组件，和/或路灯组件；
[0027]则所述道路生成模块还包括点位标记单元，分别连接所述边界生成单元、所述道路网格化单元和所述路口网格化单元，所述点位标记单元包括：
[0028]第一标记子单元，用于将所述交叉路口网格中的所述曲线的中点标记为所述立式红绿灯点位；和/或
[0029]第二标记子单元，用于对所述网格化道路中的各所述道路边界线进行等距切分，
并将各等距切分点标记为所述树点位或路灯点位，并针对所述路灯点位，将相对设置的两个所述路灯点位之间的连线方向标记为路灯朝向；
[0030]则所述道路构建模块调用所述立式红绿灯组件配置于所述立式红绿灯点位，和/或调用所述树组件配置于所述树点位，和/或调用所述路灯组件配置于所述路灯点位，以构建得到所述数字孪生城市道路。
[0031]优选的，所述道路组件板图库包括斑马线贴图；则所述道路生成模块还包括组件自动构建单元，分别连接道路网格化单元和所述路口网格化单元，所述组件自动构建单元包括：
[0032]斑马线构建子单元，用于将所述交叉路口网格中的所属相同道路的边界线端点之间的连线朝向所述中心点坐标偏移生成偏移线，并于所述偏移线和对应的所述连线之间的区域生成斑马线网格，随后调用所述斑马线贴图贴设于所述斑马线网格上；和/或
[0033]道路箭头构建子单元，用于对各所述分道线进行偏移后收缩，以于各分道的分道中心线位置形成箭头基线，并基于所述箭头基线自动构建各分道的道路箭头。
[0034]优选的，所述道路生成模块还包括组件手动构建单元，分别连接道路网格化单元和所述路口网格化单元，用于供技术人员于所述网格化道路和所述交叉路口网格的基础上手动设置除所述道路组件图库中的其他道路组件。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字孪生城市道路的构建系统，其特征在于，包括：道路组件图库，用于保存预先生成的多个道路组件；源数据处理模块，用于获取待构建区域的道路源数据，并根据所述道路源数据处理得到所述待构建区域包含的各条道路的道路中心线、道路宽度和车道数；道路生成模块，连接所述源数据处理模块，用于分别根据所述道路中心线、所述道路宽度和所述车道数生成对应的网格化道路、各所述网格化道路关联的交叉路口网格，并于所述网格化道路和对应的所述交叉路口网格上标记出多个组件点位；道路构建模块，分别连接所述道路组件图库和所述道路生成模块，用于调用各所述道路组件配置于相应的所述组件点位处，以构建得到所述待构建区域的数字孪生城市道路。2.根据权利要求1所述的构建系统，其特征在于，所述道路源数据为所述待构建区域的区域图像，则所述源数据处理模块包括：图像识别单元，用于对所述区域图像进行道路边界识别得到所述待构建区域中包含的各条道路的道路边界点集合；第一处理单元，连接所述图像识别单元，用于根据所述道路边界点集合处理得到各条道路的所述道路宽度和所述道路中心线；第二处理单元，连接所述第一处理单元，用于分别根据各所述道路宽度处理得到各条道路的所述车道数。3.根据权利要求2所述的构建系统，其特征在于，所述第一处理单元包括：第一聚类子单元，用于对所述道路边界点集合进行位置聚类得到多个点云，并提取出每条道路两侧的两个点云；宽度计算子单元，连接所述第一聚类子单元，用于针对每条道路两侧的两个点云，分别计算其中一个点云中的每个点与另一个点云中相距最近的点之间的距离，随后对各所述距离进行平滑处理，并计算得到平滑处理后的各所述距离的平均值作为所述道路宽度；中心线生成子单元，分别连接所述第一聚类子单元和所述宽度计算子单元，用于针对每条道路两侧的两个点云，将两个所述点云分别向道路内部方向偏移所述道路宽度的二分之一倍的距离，随后对偏移后的各点进行清洗后线性拟合得到所述道路中心线。4.根据权利要求3所述的构建系统，其特征在于，所述源数据处理模块还包括第三处理单元，连接所述第一处理单元，用于处理得到各所述道路中心线之间的交叉点位置作为交叉路口的几何中心点。5.根据权利要求2所述的构建系统，其特征在于，所述道路生成模块包括：边界生成单元，用于将所述道路中心线分别向左右两侧偏移所述道路宽度的距离得到对应的两条道路边界线，并对两条所述道路边界线进行插值分段折线化得到网格化边界；道路网格化单元，连接所述边界生成单元，用于根据所述道路中心线、所述道路宽度和所述车道数处理得到每条道路的分道线的位置参数，并根据所述位置参数生成对应的所述分道线的虚线图形并实例化，以及对所述道路中心线进行实例化，以生成所述网格化道路；路口网格化单元，连接所述边界生成单元，用于以所述区域图像构建图像坐标系，并在所述图像坐标系下根据每条道路的所述道路中心线和所述道路边界线生成所述交叉路口网格。6.根据权利要求5所述的构建系统，其特征在于，所述路口网格化单元包括：
第二聚类子单元，用于提取各所述道路中心线的中心线端点，并对各所述中心线端点进行聚类得到多个中心线端点簇；中心定位子单元，连接所述第二聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱仁，周令珩，温骏炎，赵亮，
申请(专利权)人：宁波美象信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：