一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法及系统

技术领域

本发明涉及高精度地图制作领域，尤其涉及一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法及系统。

背景技术

在高精度地图制作中，往往需要对交通道路采集的激光点云数据进对道线虚线段进行标记用于辅助智能驾驶，车道线虚线段信息为车辆提供车道信息，是高精度地图中不可或缺的一部分。但是由于道路上车道线虚线段绘制量多，且高精度地图制作要素的精度要求高，传统方法都是采用人工绘制方法，不仅耗时耗力，而且制作成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法及系统，可以降低制作人员的工作量以及高精度地图制作成本，提高制作效率。更好的为辅助自动驾驶提供道路车道信息。

根据本发明的第一方面，提供了一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法，包括：步骤1，将道路的激光点云数据切块并获取所述激光点云块的俯视投影图像，基于语义分割模型预测所述俯视投影图像的虚线段，提取虚线段的掩码图；

步骤2，提取所述掩码图中虚线段的中线并获取该虚线段的宽度；

步骤3，基于虚线段的结构和位置特点对所述掩码图中的虚线段进行过滤；

步骤4，根据所述俯视投影图像中的虚线段的中线和宽度到三维的映射关系，计算各个虚线段的三维坐标信息，对各个虚线段进行连接、过滤以及去重的操作后，提交到高精度地图制作系统中。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述步骤1中沿着道路通行方向以设定的固定距离对所述激光点云数据进行切块，获取所述激光点云块的俯视投影图像时保留所述俯视投影图像与所述激光点云块的映射关系。

可选的，所述步骤2中提取所述掩码图中虚线段的中线并获取该虚线段的宽度的过程包括：

对所述掩码图的连通域轮廓以及骨架线进行提取，提取所述掩码图的最小外接矩形及对边中线，以所述对边中线为参考，通过局部拟合修正的方法对所述骨架线进行平滑处理，获取平滑的虚线段的中线及宽度。

可选的，所述步骤3中基于虚线段的结构和位置特点对所述掩码图中的虚线段进行过滤的过程包括：

根据所述掩码图的连通域的面积、长宽比、轮廓边缘平滑的特征将所述虚线段中的非噪点连通域、长宽极度不合理的以及轮廓边缘不平滑效果精度差的过滤掉；

以局部区域内距离其他目标虚线段平均值为参考，将较远的目标虚线段过滤保留距离较近的目标虚线段。

可选的，所述步骤3之后还包括：

根据提取的虚线段的中线斜率、距离以及方向将距离较近且斜率相近的虚线段的部分连接起来，实现将同一虚线段被截断的部分连接在一起。

可选的，所述步骤4中对各个虚线段进行连接的过程包括：

将三维初始点云坐标系中距离较近的且斜率相似的同一条虚线段连接起来。

可选的，对各个虚线段进行过滤以及去重的过程包括：

将长度过短以及过长的所述虚线段过滤掉，采用非极大值抑制方法过滤重复提取所述虚线段。

根据本发明的第二方面，提供一种激光点云中交通道路虚线段自动提取系统，包括：预处理模块、俯视投影图中的虚线段提取模块、虚线段过滤模块和点云数据中的虚线段提取模块；

所述预处理模块，用于将道路的激光点云数据切块并获取所述激光点云块的俯视投影图像，基于语义分割模型预测所述俯视投影图像的虚线段，提取虚线段的掩码图；

所述俯视投影图中的虚线段提取模块，用于提取所述掩码图中虚线段的中线并获取该虚线段的宽度；

所述虚线段过滤模块，用于基于虚线段的结构和位置特点对所述掩码图中的虚线段进行过滤；

所述点云数据中的虚线段提取模块，用于根据所述俯视投影图像中的虚线段的中线和宽度到三维的映射关系，计算各个虚线段的三维坐标信息，对各个虚线段进行连接、过滤以及去重的操作后，提交到高精度地图制作系统中。

根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现激光点云中交通道路虚线段自动提取方法的步骤。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现激光点云中交通道路虚线段自动提取方法的步骤。

本发明提供的一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法、系统、电子设备及存储介质，先少量样本情况下预先进行分割进行粗提取，然后在对提取进行后处理进行精提，使得提取的精度高且效果好；将激光点云切割成激光点云块后获取俯视投影图像进行提取，一方面可以降低计算复杂度，同时也可以提高道路虚线段的提取效果；将道路切割成激光点云块后会造成虚线段被截断的情况，同时分割后有误检错检测，需要进行进行截断的虚线段连线和错误的虚线段过滤，通过道路交通虚线段的长、宽、面积、对边中点连线斜率等信息进行操作连接过滤。

附图说明

图1为本发明提供的一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法的实施例的流程图；

图2(a)为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段中线提取过程中的俯视投影图；

图2(b)所示为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段中线提取过程中的虚线段中线提取示意图；

图3(a)为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段中线提取后的俯视投影图；

图3(b)为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段中线提取后的分割掩码图；

图4(a)为本发明实施例提供的俯视投影图像中远离中心区域目标过滤过程中的虚线段掩码图；

图4(b)为本发明实施例提供的俯视投影图像中远离中心区域目标过滤过程中的虚线段提取示意图；

图5(a)为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段截断处连接过程中的俯视投影图；

图5(b)为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段截断处连接过程中的虚线段掩码图；

图5(c)为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段截断处连接过程中的虚线段截断连接图

图6为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；

图7为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

针对传统的人工绘制方法耗时耗力，制作成本较高的问题，本发明提供一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法，包括：

步骤1，将制作高精度地图的道路的激光点云数据切块并获取激光点云块的俯视投影图像，基于语义分割模型预测俯视投影图像的虚线段，提取虚线段的掩码图。

该语义分割模型可以通过标注的道路俯视投影样本进行训练得到，基于该语义分割模型预测激光点云块的俯视投影图像中的虚线段，初步提取虚线段的掩码图。

步骤2，提取掩码图中虚线段的中线并获取该虚线段的宽度。

步骤3，基于虚线段的结构和位置特点对掩码图中的虚线段进行过滤；初步过滤预测的俯视投影图像中提取的非虚线段区域。

步骤4，根据俯视投影图像中的虚线段的中线和宽度到三维的映射关系，计算各个虚线段的三维坐标信息，对各个虚线段进行连接、过滤以及去重等的操作后，提交到高精度地图制作系统中，即可完成道路交通虚线段的自动提取操作。

在对道路交通中的虚线段进行自动提取时，采用深度学习的方法由于干扰多、样本量又较少会造成精度无法满足高精度要求，而传统的方法泛华能力差、全国各城市道路场景复杂等问题会造成自动提取效果差。为了降低高精度地图制作成本，本发明提供的一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法，先少量样本情况下预先进行分割进行粗提取，然后在对提取进行后处理进行精提，使得提取的精度高且效果好。

由于目前2d的检测分割技术较3d的检测分割技术成熟，本发明将激光点云切割成激光点云块后获取俯视投影图像进行提取，一方面可以降低计算复杂度，同时也可以提高道路虚线段的提取效果。

可以降低制作人员的工作量以及高精度地图制作成本，提高制作效率。更好的为辅助自动驾驶提供道路车道信息。

实施例1

本发明提供的实施例1为本发明提供的一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法的实施例，如图1所示为本发明提供的一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法的实施例的流程图，结合图1可知，该实施例包括：

步骤1，将道路的激光点云数据切块并获取激光点云块的俯视投影图像，基于语义分割模型预测俯视投影图像的虚线段，提取虚线段的掩码图。

在一种可能的实施例方式中，获取高精度地图预处理的交通道路激光点云后，沿着道路通行方向以设定的固定距离对激光点云数据进行切块，将激光点云数据切割成多个小块激光点云块获取激光点云块的俯视投影图像时保留俯视投影图像与激光点云块的映射关系。

步骤2，提取掩码图中虚线段的中线并获取该虚线段的宽度。

在一种可能的实施例方式中，提取掩码图中虚线段的中线并获取该虚线段的宽度的过程包括：

对语义分割预测的二值掩码图的连通域轮廓以及骨架线进行提取，提取掩码图的最小外接矩形及对边中线，以对边中线为参考，通过局部拟合修正的方法对骨架线进行平滑处理，获取平滑的虚线段的中线及宽度。

直接提取骨架线作为虚线段的中线，会造成中线的不平滑。本发明采用局部区域的直线拟合以及最小外切圆两中点的连线为参考，对提取的骨架线进行平滑处理，即可获平滑的虚线段的中线，并获取车道虚线段的宽度。其提取的中线结果如图2(a)和图2(b)所示分别为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段中线提取过程中的俯视投影图和虚线段中线提取示意图。

步骤3，基于虚线段的结构和位置特点对掩码图中的虚线段进行过滤。

在一种可能的实施例方式中，基于虚线段的结构和位置特点对掩码图中的虚线段进行过滤的过程包括：

根据掩码图的连通域的面积、长宽比、轮廓边缘平滑等特征将虚线段中的非噪点连通域、长宽极度不合理的以及轮廓边缘不平滑效果精度差的过滤掉。

以局部区域内距离其他目标虚线段平均值为参考，将较远的目标虚线段过滤保留距离较近的目标虚线段，以防止对向车道的车道线虚线段提取到当前车道中。

由于高精度地图制作的道路交通涉及的范围广，全国的道路交通虚线段样式比较多样复杂，道路遮挡，场景复杂等原因，在样本量较少的情况下，会产生大量的误检、错检测、精度差等问题，需要对预测的虚线段进行精提处理，通过虚线段的长宽、位置、轮廓面积、轮廓平滑度等信息对俯视投影图中不合理的虚线段进行过滤，如图3(a)和图3(b)所示分别为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段中线提取后的俯视投影图和分割掩码图，图3(a)和图3(b)给出的示例中掩码提取效果有非虚线段部分。如图4(a)和图4(b)所示分别为本发明实施例提供的俯视投影图像中远离中心区域目标过滤过程中的虚线段掩码图和虚线段提取示意图。

在一种可能的实施例方式中，步骤3之后还包括：

根据提取的虚线段的中线斜率、距离以及方向等信息将距离较近且斜率相近的虚线段的部分连接起来，实现将同一虚线段被截断的部分连接在一起。

由于点云空洞、点云遮挡、部分提取效果查等因素，俯视投影图像语义分割中提取的虚线段容易被截断、遮挡。通过提取的虚线段中线的斜率、距离、方向等将同距离较近且斜率相近的虚线段的部分连接起来，即同一虚线段被截断的部分连接在一起。如图5(a)、图5(b)和图5(c)所示分别为本发明实施例提供的俯视投影图像中虚线段截断处连接过程中的俯视投影图、虚线段掩码图和虚线段截断连接图，为同一虚线段的掩码连通域中线被连接起来成一个虚线段中线。

步骤4，根据俯视投影图像中的虚线段的中线和宽度到三维的映射关系，计算各个虚线段的三维坐标信息，对各个虚线段进行连接、过滤以及去重等操作后，提交到高精度地图制作系统中。

在一种可能的实施例方式中，步骤4中将连接后的虚线段信息反算到原始的道路激光点云坐标系中后，由于单个小块提取的俯视投影图有截断的部分，需要将三维初始点云坐标系中距离较近的且斜率相似的同一条虚线段连接起来，对截断的虚线段进行连接。

连接后对各个虚线段进行过滤以及去重的过程包括：

将长度过短以及过长的虚线段过滤掉，保留合适长度的虚线段。然后采用非极大值抑制方法过滤重复提取虚线段。

实施例2

本发明提供的实施例2为本发明提供的一种激光点云中交通道路虚线段自动提取系统的实施例，该实施例包括：预处理模块、俯视投影图中的虚线段提取模块、虚线段过滤模块和点云数据中的虚线段提取模块。

预处理模块，用于将道路的激光点云数据切块并获取激光点云块的俯视投影图像，基于语义分割模型预测俯视投影图像的虚线段，提取虚线段的掩码图。

俯视投影图中的虚线段提取模块，用于提取掩码图中虚线段的中线并获取该虚线段的宽度。

虚线段过滤模块，用于基于虚线段的结构和位置特点对掩码图中的虚线段进行过滤。

点云数据中的虚线段提取模块，用于根据俯视投影图像中的虚线段的中线和宽度到三维的映射关系，计算各个虚线段的三维坐标信息，对各个虚线段进行连接、过滤以及去重的操作后，提交到高精度地图制作系统中。

可以理解的是，本发明提供的一种激光点云中交通道路虚线段自动提取系统与前述各实施例提供的激光点云中交通道路虚线段自动提取方法相对应，激光点云中交通道路虚线段自动提取系统的相关技术特征可参考激光点云中交通道路虚线段自动提取方法的相关技术特征，在此不再赘述。

请参阅图6，图6为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图6所示，本发明实施例提了一种电子设备，包括存储器1310、处理器1320及存储在存储器1320上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311，处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：将道路的激光点云数据切块并获取激光点云块的俯视投影图像，基于语义分割模型预测俯视投影图像的虚线段，提取虚线段的掩码图；提取掩码图中虚线段的中线并获取该虚线段的宽度；基于虚线段的结构和位置特点对掩码图中的虚线段进行过滤；根据俯视投影图像中的虚线段的中线和宽度到三维的映射关系，计算各个虚线段的三维坐标信息，对各个虚线段进行连接、过滤以及去重的操作后，提交到高精度地图制作系统中。

请参阅图7，图7为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图7所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质1400，其上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如下步骤：

将道路的激光点云数据切块并获取激光点云块的俯视投影图像，基于语义分割模型预测俯视投影图像的虚线段，提取虚线段的掩码图；提取掩码图中虚线段的中线并获取该虚线段的宽度；基于虚线段的结构和位置特点对掩码图中的虚线段进行过滤；根据俯视投影图像中的虚线段的中线和宽度到三维的映射关系，计算各个虚线段的三维坐标信息，对各个虚线段进行连接、过滤以及去重的操作后，提交到高精度地图制作系统中。

本发明实施例提供的一种激光点云中交通道路虚线段自动提取方法、系统及存储介质，先少量样本情况下预先进行分割进行粗提取，然后在对提取进行后处理进行精提，使得提取的精度高且效果好；将激光点云切割成激光点云块后获取俯视投影图像进行提取，一方面可以降低计算复杂度，同时也可以提高道路虚线段的提取效果；将道路切割成激光点云块后会造成虚线段被截断的情况，同时分割后有误检错检测，需要进行进行截断的虚线段连线和错误的虚线段过滤，通过道路交通虚线段的长、宽、面积、对边中点连线斜率等信息进行操作连接过滤。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。