一种基于交通场景的虚拟地图生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于交通场景的虚拟地图生成方法，包括以下步骤：S1，对整个路口的场景大小进行估计，建立路口下的全局地图；S2，对单个相机场景大小进行估计；根据单个相机下的视野范围，建立单个相机地图；S3，确定不同方向下相机的重叠区域，并在重叠区域选取有标志性的像素点；S4，标定每个相机的场景，建立像素点与实际位置的变换关系矩阵，得到单个相机下的虚拟地图；S5，根据共同的有标志性的像素点，得到每个相机在全局地图中的偏转角度；S6，将在单个相机下计算的目标映射到整个路口的全局地图下，得到整个路口的全局虚拟地图。本发明专利技术根据相机和场景信息估计，得到整个路口的全局虚拟地图，用以获得全息路口目标展示的基础数据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于交通场景的虚拟地图生成方法


[0001]本专利技术涉及全息路口技术实现领域，尤其是一种基于交通场景的虚拟地图生成方法。

技术介绍

[0002]交叉路口是道路交通系统的基本节点，同时也是道路中交通参与者最多、问题最频发的交通场景，因此优化交叉路口是缓解通行状况，提高道路的通行能力，降低事故发生概率的有效手段。同时，交警是治理交通的主要力量，为了能够较好地辅助交警提高效率，众多公司提出了以“能看、能用、能管、能优化”为主旨的全息路口以及数字孪生路口的建设方案，它们是数字化和智慧化交叉路口的大势所趋，因此全息路口应运而生。
[0003]在全息路口中，能够实时采集场景数据信息的传感器，包括以下：1、视频设备是最常见的传感器设备，在低照度和恶劣天气环境下，其会产生大量的漏报和误报；同时其检测结果仅局限在单个相机场景下，不能确定其在这个路口的相对位置。2、雷达也是常见的目标检测设备；但是其成本昂贵，在恶劣环境下适应能力也不足。3、同时设置视频设备和雷达设备，通过设计视频数据和雷达数据的融合算法来实现其功能，但是存在设计融合算法和两个设备时间戳不同步的问题，目前仍有提升的空间。
[0004]在中国专利文献上公开的“基于高精地图的路口交通场景下雷达原点信息修正方法”，其公开号为CN114994621A，公开了基于高精地图的路口交通场景下雷达原点信息修正方法，包括以下步骤：获取雷达原点信息以及所在路口信息；筛选停止点，建立停止点集S；根据停止点集S确定进口停止线；基于进口停止线提取进入路口的轨迹数据；根据轨迹数据进行聚类提取找到最内侧车道的中心线；进行雷达坐标转换；进行雷达航向角调整；进行雷达原点位置调整；经过迭代优化后进行修正结果的准确性评估；但是该专利使用雷达进行检测，成本较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决了现有的全息路口采集场景使用雷达时成本昂贵，以及同时设置视频设备和雷达设备时其融合算法不完善的问题，提出一种基于交通场景的虚拟地图生成方法，根据相机和场景信息估计，得到整个路口的全局虚拟地图，用以获得全息路口目标展示的基础数据。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于交通场景的虚拟地图生成方法，包括以下步骤：S1，对整个路口的场景大小进行估计，建立路口下的全局地图；S2，对单个相机场景大小进行估计；根据单个相机下的视野范围，建立单个相机地图；S3，确定不同方向下相机的重叠区域，并在重叠区域选取有标志性的像素点；S4，标定每个相机的场景，建立像素点与实际位置的变换关系矩阵，得到单个相机
下的虚拟地图；S5，根据共同的有标志性的像素点，得到每个相机在全局地图中的偏转角度；S6，将在单个相机下计算的目标映射到整个路口的全局地图下，得到整个路口的全局虚拟地图。
[0007]本专利技术中，首先对整个路口的场景大小进行估计，并确定全局地图的地理位置坐标的“0”参考点；随后对单个相机场景大小进行估计；根据路口全局地图和单个相机地图，确定相机间的重叠区域，并且找出有标志性的像素点；对单个相机进行标定，生成单个相机下像素点与地理信息点的映射关系；又根据像素点，求出每个相机在全局地图中的偏转角度，该角度用于单个相机下的虚拟地图到全局虚拟地图的转换；最后利用单个相机相对于全局地图的旋转关系，求出整个路口的全局虚拟地图；本专利技术的方法无需高精度地图或者GIS数据支持，便能生成目标的相对运动状态数据。
[0008]作为优选，所述步骤S1具体为：融合路口下各个方向中架设相机的视野范围，确定该路口的全局有效场景大小，最终形成一个四边形区域，同时确定全局地图的地理位置坐标参考点。
[0009]本专利技术中，为了准确计算目标的地理位置，单位设置为厘米；在场景大小估计时，根据国标对路口建设进行规定，如常见的车道宽度为3.1米或者3.3米，人性横道常见的宽度为5米。
[0010]作为优选，所述步骤S3包括以下步骤：S31，根据确定的路口下的全局地图和单个相机地图，找出相机的重叠区域；S32，选取场景下有明显标志的像素点作为参考点，且数量越多越好。
[0011]本专利技术中，步骤S3中找出的重叠区域的像素点作为步骤S5中偏转角度计算的依据。
[0012]作为优选，所述步骤S31包括：若路口同方向设置有多个相机时，选择与其他路口有重叠区域的相机，该相机作为该方向下的参考相机，随后该方向的其他相机再与参考相机做重叠关系对应，最终确定所有相机的全局对应关系。
[0013]本专利技术中，对于上述的情况，往往适用于路口规模较大的情况，各个方向上的相机基本上都有一定的重叠区域。
[0014]作为优选，所述步骤S4包括以下步骤：S41，获取场景下相机的静态图片和场景标定的有效场景尺寸信息；S42，画出与该相机光轴方向同向的各条车道线信息；S43，当车道线出现多个相交点时需要通过邻点选择的方式和聚类的方式使得多条车道线重新聚于一点；S44，根据标定出的道路线和车道辅助线，将原有场景则被划分为多个编号的规则/不规则区域，区域之间无重叠区域；每个区域由四个参考点构成；S45，根据有效场景大小以及为每个参考点赋值；S46，根据目标所在的网格编号和网格内位置来计算目标的地理位置信息。
[0015]本专利技术中，对于单个相机进行标定，并生成单个相机下像素点与地理信息点的映射关系。
[0016]作为优选，所述步骤S5具体为：
步骤S3中的像素点集合表示为{p
g
1,p
g
2,...,p
g
n}，以及像素点在每个相机下的地理坐标信息为{p
c
1,p
c
2,...,p
c
n}，得到每个相机在全局地图中的偏转角度θ_ang；p
g
n为第n个像素点，p
c
n为第n个像素点在相机下的地理坐标信息。
[0017]本专利技术中，对于偏转角度θ_ang，其主要用于单个相机下的虚拟地图到全局虚拟地图的转换。
[0018]作为优选，所述单个相机下的虚拟地图到全局虚拟地图的转换方法包括以下步骤：S51，根据对应像素点集合的坐标，把像素点对统一到同一个坐标系下，利用数学中的点乘运算，计算每一个像素点对的偏转角度：θ
n
_ang＝acos(p
g
n
·
p
c
n/|p
g
n||p
c
n|)
×
180/PIif(p
g
n
×
p
c
n＞1e
‑
6)，θ
n
_ang＝360
‑
θ
n
_ang；S52，计算此相机下偏转角度的平均值，具体为：θ_ang＝avg{θ1_ang,θ2_ang，...，θ
n
_ang}并把角度值转化为弧度值：θ_rad＝θ_ang
×
PI/180；S5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于交通场景的虚拟地图生成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对整个路口的场景大小进行估计，建立路口下的全局地图；S2，对单个相机场景大小进行估计；根据单个相机下的视野范围，建立单个相机地图；S3，确定不同方向下相机的重叠区域，并在重叠区域选取有标志性的像素点；S4，标定每个相机的场景，建立像素点与实际位置的变换关系矩阵，得到单个相机下的虚拟地图；S5，根据共同的有标志性的像素点，得到每个相机在全局地图中的偏转角度；S6，将在单个相机下计算的目标映射到整个路口的全局地图下，得到整个路口的全局虚拟地图。2.根据权利要求1述的一种基于交通场景的虚拟地图生成方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：融合路口下各个方向中架设相机的视野范围，确定该路口的全局有效场景大小，最终形成一个四边形区域，同时确定全局地图的地理位置坐标参考点。3.根据权利要求1或2所述的一种基于交通场景的虚拟地图生成方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：S31，根据确定的路口下的全局地图和单个相机地图，找出相机的重叠区域；S32，选取场景下有明显标志的像素点作为参考点，且数量越多越好。4.根据权利要求1或3所述的一种基于交通场景的虚拟地图生成方法，其特征在于，所述步骤S31包括：若路口同方向设置有多个相机时，选择与其他路口有重叠区域的相机，该相机作为该方向下的参考相机，随后该方向的其他相机再与参考相机做重叠关系对应，最终确定所有相机的全局对应关系。5.根据权利要求3所述的一种基于交通场景的虚拟地图生成方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：S41，获取场景下相机的静态图片和场景标定的有效场景尺寸信息；S42，画出与该相机光轴方向同向的各条车道线信息；S43，当车道线出现多个相交点时需要通过邻点选择的方式和聚类的方式使得多条车道线重新聚于一点；S44，根据标定出的道路线和车道辅助线，将原有场景则被划分为多个编号的规则/不规则区域，区域之间无重叠区域；每个区域由四个参考点构成；S45，根据有效场景大小以及为每个参考点赋值；S46，根据目标所在的网格编号和网格内位置来计算目标的地理位置信息。6.根据权利要求1所述的一种基于交通场景的虚拟地图生成方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：步骤S3中的像素点集合表示为{p
g
1,p
g
2,...,p
g
n}，以及像素点在每个相机下的地理坐标信息为{p
c
1,p
c
2,...,p
c
n}，得到每个相机在全局地...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪旭煌，韩妮，张巧焕，吴劲峰，陈瑞生，
申请(专利权)人：浙江中控信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：