栅格图生成方法、装置、电子设备及计算机存储介质与流程

1.本技术实施例涉及地图技术领域，尤其涉及一种栅格图生成方法、装置、电子设备及计算机存储介质。


背景技术：

2.制作高精度地图需要对地面道路标识(如标线、箭头等)进行精确地识别与矢量化，使用可见光相机进行道路标识提取存在不足之处在于：一方面地面标识容易受到车辆、行人等交通参与者的遮挡，另一方面可见光成像受光照影响较大，在逆光与光线不足的条件下道路标识成像不清晰，为此需要更好的方式生成包含地面道路标识的高精度地图。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供一种数据处理方案，以至少部分解决上述问题。
4.根据本技术实施例的第一方面，提供了一种栅格图生成方法，包括：获取采集装置的轨迹、所述采集装置沿所述轨迹运动时采集的点云、以及所述点云中点的反射率；将所述轨迹和所述点云转换到目标坐标系内，以确定所述轨迹和所述点云在所述目标坐标系内的轨迹位姿和点云位姿；根据所述点云位姿，确定所述点云中的地面点；根据所述轨迹位姿和所述地面点的点云位姿，将所述地面点映射到栅格图内，并根据所述地面点的点云位姿和所述地面点对应的反射率，确定栅格图对应的颜色和透明度。
5.根据本技术实施例的第二方面，提供了一种栅格图生成装置，包括：获取模块，用于获取采集装置的轨迹、所述采集装置沿所述轨迹运动时采集的点云、以及所述点云中点的反射率；第一确定模块，用于将所述轨迹和所述点云转换到目标坐标系内，以确定所述轨迹和所述点云在所述目标坐标系内的轨迹位姿和点云位姿；第二确定模块，用于根据所述点云位姿，确定所述点云中的地面点；第三确定模块，用于根据所述轨迹位姿和所述地面点的点云位姿，将所述地面点映射到栅格图内，并根据所述地面点的点云位姿和所述地面点对应的反射率，确定栅格图对应的颜色和透明度。
6.根据本技术实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如第一方面所述方法对应的操作。
7.根据本技术实施例的第四方面，提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。
8.根据本技术实施例的第五方面，提供了一种基于位置的服务提供方法，所述方法利用高精度地图，所述高精度地图包含第一方面的方法生成的栅格地图，所述方法基于建模后的高精度地图为被服务对象提供基于位置的服务，所述基于位置的服务包括：导航、地图渲染、路线规划中的至少之一。
9.根据本技术实施例提供的方案，对点云进行筛选，从中确定地面点，从而避免非地
面物体的点云投影到二维的栅格图中对道路上的标线、箭头等的遮挡，以提升栅格图的准确度。根据反射率和高度信息确定栅格图的颜色和透明度，从而提升了栅格图中车道的标线、箭头和车道线的清晰程度和路沿识别的准确性。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为适用本技术实施例的方法的示例性系统的示意图；
12.图2a为根据本技术实施例一的一种方法的步骤流程图；
13.图2b为根据本技术实施例一激光雷达扫描的示意图；
14.图2c为根据本技术实施例一的坐标变换的示意图；
15.图3为根据本技术实施例一的一种步骤s204的子步骤流程示意图；
16.图4为根据本技术实施例一的一种步骤s206的子步骤流程示意图；
17.图5为根据本技术实施例一的一种步骤s208的子步骤流程示意图；
18.图6为根据本技术实施例一的一种采集的点云转换为栅格图的示意图；
19.图7为根据本技术实施例二的一种装置的结构框图；
20.图8为根据本技术实施例三的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本领域的人员更好地理解本技术实施例中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术实施例保护的范围。
22.下面结合本技术实施例附图进一步说明本技术实施例具体实现。
23.图1示出了一种适用本技术实施例的方法的示例性系统。如图1所示，该系统100可以包括服务器102、通信网络104和/或一个或多个用户设备106，图1中示例为多个用户设备。
24.服务器102可以是用于存储信息、数据、程序和/或任何其他合适类型的内容的任何适当的服务器。在一些实施例中，服务器102可以执行任何适当的功能。例如，在一些实施例中，服务器102可以基于采集的点云和采集装置的轨迹生成栅格图。
25.在一些实施例中，通信网络104可以是一个或多个有线和/或无线网络的任何适当的组合。例如，通信网络104能够包括以下各项中的任何一种或多种：互联网、内联网、广域网(wan)、局域网(lan)、无线网络、数字订户线路(dsl)网络、帧中继网络、异步转移模式(atm)网络、虚拟专用网(vpn)和/或任何其它合适的通信网络。用户设备106能够通过一个或多个通信链路(例如，通信链路112)连接到通信网络104，该通信网络104能够经由一个或多个通信链路(例如，通信链路114)被链接到服务器102。通信链路可以是适合于在用户设备106和服务器102之间传送数据的任何通信链路，诸如网络链路、拨号链路、无线链路、硬
连线链路、任何其它合适的通信链路或此类链路的任何合适的组合。
26.在一些实施例中，用户设备106可以包括任何合适类型的设备。例如，在一些实施例中，用户设备106可以包括移动设备、平板计算机、膝上型计算机、台式计算机、可穿戴计算机、游戏控制台、媒体播放器、车辆娱乐系统和/或任何其他合适类型的用户设备。
27.尽管将服务器102图示为一个设备，但是在一些实施例中，可以使用任何适当数量的设备来执行由服务器102执行的功能。例如，在一些实施例中，可以使用多个设备来实现由服务器102执行的功能。或者，可使用云服务实现服务器102的功能。
28.基于上述系统，本技术实施例提供了一种方法，以下通过多个实施例进行说明。
29.如图2a所示，该方法包括以下步骤：
30.步骤s202：获取采集装置的轨迹、所述采集装置沿所述轨迹运动时采集的点云、以及所述点云中点的反射率。
31.采集装置可以是高精度地图车，高精度地图车上搭载有激光雷达，通过激光雷达扫描周围环境中物体(如道路表面、道路上的标识、箭头、车道线、树木等)，以获得激光点云。
32.如图2b所示，激光雷达具有多个扫描线，不同扫描线的扫描直径不同。由于环境中物体表面的颜色、物体的材质等不同，导致物体表面的反射率不同，而激光雷达在采集点云的过程中除了能够采集到点云外，还可以获取各点对应的反射率。
33.采集装置的轨迹可以是采集装置的一系列轨迹点的集合，轨迹点用于表示采集装置在车体坐标系内的第一原始位姿，其中，车体坐标系为搭载的imu单元的坐标系。由于激光雷达相对imu单元的位置和姿态固定，因此可以获得采集的点云在车体坐标系下的第二原始位姿。
34.步骤s204：将所述轨迹和所述点云转换到目标坐标系内，以确定所述轨迹和所述点云在所述目标坐标系内的轨迹位姿和点云位姿。
35.目标坐标系可以是为了方便数据处理而设置的工程坐标系，该工程坐标系可以是局部坐标系。
36.例如，如图2c所示，为了避免计算时数值过大而导致计算难度增加，可以从所有的轨迹点中选取中间点，以中间点作为目标坐标系的原点，然后，基于该中间点在地心坐标系内的位姿，选取该中心点的东北上坐标系作为目标坐标系。
37.在本实施例中，由于车体坐标系和目标坐标系之间不存在直接的转换关系，因此可以借助北东地坐标系和地心坐标系建立两者的转换关系，从而将轨迹和点云转换到目标坐标系内，以方便后续处理。
38.如图3所示，一种可行的步骤s204的实现方式如下：
39.子步骤s2041：获取所述采集装置的车体坐标系与北东地坐标系的第一转换关系、所述北东地坐标系与地心坐标系的第二转换关系、以及所述地心坐标系与所述目标坐标系的第三转换关系。
40.车体坐标系与北东地坐标系的第一转换关系、以及北东地坐标系与地心坐标系的第二转换关系是已知的。而由于目标坐标系是以轨迹的中间点在地心坐标系中的点作为原点的，因此目标坐标系到地心坐标系之间的第三转换关系即为该中间点在地心坐标系下的位姿，因此其也是已知的。
41.子步骤s2042：根据所述轨迹在所述车体坐标系内的第一原始位姿、所述点云在所述车体坐标系内的第二原始位姿、以及所述第一转换关系、所述第二转换关系和所述第三转换关系，获得所述轨迹在所述目标坐标系内的轨迹位姿和所述点云在所述目标坐标系内的点云位姿。
42.通过第一转换关系可以将轨迹映射到北东地坐标系内，继而基于映射结果和第二转换关系可以将轨迹映射到地心坐标系内，再基于第三转换关系将在地心坐标系内的映射结果映射到目标坐标系内，从而获得轨迹中各轨迹点在目标坐标系内的轨迹位姿。
43.基于类似的方式，可以将点云从车头坐标系映射到目标坐标系内，从而获得点云在目标坐标系内的点云位姿。
44.步骤s206：根据所述点云位姿，确定所述点云中的地面点。
45.为了避免地面上方的车辆、行人等交通参与者的点云对栅格图的准确度的不利影响，防止对栅格图中地面上的标线、箭头等的遮挡，可以对点云中过滤，确定其中的地面点，并过滤掉其中的非地面点。
46.一种可行的确定地面点的方式如图4所示，步骤s206可以包括以下子步骤：
47.子步骤2061：从所述点云中提取出至少一个匹配点对。
48.所述匹配点对包含处于同一列且由所述激光雷达的相邻扫描线获得的两个点。例如前面的图2b所示，相邻的两个扫描线扫描到的点中，点云位姿的x轴取值或者y轴取值相同或者差小于某一阈值(如0.5,其根据激光雷达的扫描精度和分辨率确定)的两个点可以作为匹配点对。图2b中的点a和点b即为一个匹配点对。基于点云中各点的点云位姿及其对应的扫描线的标号可以确定一对或一对以上的匹配点对。
49.子步骤2062：针对各所述匹配点对，根据所述匹配点对中两个点的点云位姿，确定两个点均为候选地面点的候选地面点对。
50.由于地面相较于树木、车辆、行人等是较大的平面，因此在进行初步筛选时，可以通过下述方式验证各匹配点对是否为候选地面点对：
51.根据所述匹配点对中两个点的点云位姿，确定两个点之间的高度差和水平距离；若两个点的高度差和水平距离的比值小于或等于设定阈值，则确定所述匹配点对中的两个点均为候选地面点，所述匹配点对为候选地面点对。
52.高度差和水平距离的比值实际表示了两个点之间的连线与参考平面之间的夹角(可以记作tanφ)，若两个点属于一个平面，则该比值应较小，也即小于或等于设定阈值(该设定阈值可以为经验值，对此不作限制)，此种情况中这两个点可能是地面点，也即其可以作为候选地面点，但是由于绿化带、车顶等也可能存在平面，因此其不能准确地确定这两个点即为地面点，还需要通过后续子步骤对其进行进一步确定。
53.子步骤2063：根据所述激光雷达的高度信息和所述候选地面点对中各两个点的高度，确定地面点。
54.利用激光雷达的安装位置的高度信息可以候选地面点对进行进一步滤除，从而排除包含非地面点的候选地面点对，进而剩余的候选地面点对包含的点即为地面点。
55.步骤s208：根据所述地面点的点云位姿，将所述地面点映射到栅格图内，并根据所述地面点的点云位姿和所述地面点对应的反射率，确定栅格图对应的颜色和透明度。
56.在一种可行方式中，在根据所述地面点的点云位姿，将所述地面点映射到栅格图
内时，如图5所示，可以通过下述子步骤实现：
57.子步骤s2081：根据所述轨迹建立轨迹包围框。
58.例如，基于轨迹中轨迹点的轨迹位姿，选取位于轨迹端部的第一端部轨迹点和第二端部轨迹点，然后从第一端部轨迹点向外扩展设定长度(其可以根据需要确定，对此不作限制)确定第一端部边界，从第二端部轨迹点向外扩展设定长度确定第二端部边界，根据第一端部边界和第二端部边界建立轨迹包围框。
59.子步骤s2082：基于所述地面点的点云位姿，确定位于所述轨迹包围框内的地面点。
60.基于地面点的点云位姿向轨迹包围框内投影，投影落在轨迹包围框内的地面点即为位于所述轨迹包围框内的地面点，而落于轨迹包围框外的地面点即为杂点，这样可以充分过滤杂点，从而提升准确性。
61.子步骤s2083：根据所述轨迹包围框内的地面点的点云位姿，使用仿射变换矩阵映射到所述栅格图内。
62.仿射变换矩阵可以表示为：其中，a为2
×
2可逆矩阵，t为平移向量。仿射变换矩阵可以利用轨迹进行计算，从而克服道路坡度、斜率条件等对道路标识产生的畸变影响，保证了栅格图的像素精度。基于轨迹计算仿射变换矩阵的方式可以是任何适当的方式，对此不作限制，本实施例的主要改进在于使用轨迹进行计算。
63.设点云位姿中的位置部分表示为p＝[x,y,z]
t
，映射到栅格图内对应像素记作p，则p可以表示为：p＝t*p。而p的坐标可以是为：p＝[u,v]
t
。
[0064]
在一种可行方式中，根据所述地面点的点云位姿，确定栅格图对应的透明度可以实现为：根据所述轨迹包围框内的地面点的点云位姿指示的高度，确定所述栅格地图对应的透明度，所述高度与所述透明度正相关。
[0065]
通过高度与透明度正相关，使得生成的栅格图中包含地面的道路以及道路上的箭头、车道线等的透明度更低，因此更加清晰，而道路之外的隔离带、绿化带等的透明度较高，而清晰度相对降低，通过在栅格图中增加alpha通道(即透明度)保存高度信息利于使用栅格图进行道路的路沿提取。
[0066]
在一种可行方式中，所述根据所述地面点对应的反射率，确定栅格图对应的颜色可以实现为：将所述地面点对应的反射率映射为rgb值作为所述栅格图的颜色。
[0067]
这样通过对地面点的反射率进行拉伸映射获得rgb值，因为道路的路面反射率与车道线、标线等不同，实现了将道路标线信息突出清晰显示，有利于高精地图车道标识的识别。
[0068]
基于三维的点云和轨迹生成二维的栅格图的示意图，如图6所示。需要说明的是，图6中左侧的图像为带有颜色的彩色图像。图6中右侧为栅格图的示意图。
[0069]
通过该方式，对点云进行筛选，从中确定地面点，从而避免非地面物体的点云投影到二维的栅格图中对道路上的标线、箭头等的遮挡，以提升栅格图的准确度。根据反射率和高度信息确定栅格图的颜色和透明度，从而提升了栅格图中车道的标线、箭头和车道线的清晰程度和路沿识别的准确性。
[0070]
通过将激光雷达采集的三维的点云投影到二维中，从而生成地面栅格图，由于激
光雷达工作原理保证了地面栅格图不受环境光照影响，并且地面栅格图充分利用点云的空间位置、反射率信息，加入栅格图分割可以提高地面标线完备率与纵向精度。
[0071]
实施例二
[0072]
参照图7，示出了本技术实施例二的装置的结构框图。
[0073]
该装置包括：
[0074]
获取模块702，用于获取采集装置的轨迹、所述采集装置沿所述轨迹运动时采集的点云、以及所述点云中点的反射率；
[0075]
第一确定模块704，用于将所述轨迹和所述点云转换到目标坐标系内，以确定所述轨迹和所述点云在所述目标坐标系内的轨迹位姿和点云位姿；
[0076]
第二确定模块706，用于根据所述点云位姿，确定所述点云中的地面点；
[0077]
第三确定模块708，用于根据所述轨迹位姿和所述地面点的点云位姿，将所述地面点映射到栅格图内，并根据所述地面点的点云位姿和所述地面点对应的反射率，确定栅格图对应的颜色和透明度。
[0078]
可选地，所述点云通过激光雷达扫描获得，所述第二确定模块706用于从所述点云中提取出至少一个匹配点对，所述匹配点对包含处于同一列且由所述激光雷达的相邻扫描线获得的两个点；针对各所述匹配点对，根据所述匹配点对中两个点的点云位姿，确定两个点均为候选地面点的候选地面点对；根据所述激光雷达的高度信息和所述候选地面点对中各两个点的高度，确定地面点。
[0079]
可选地，所述第二确定模块706用于根据所述匹配点对中两个点的点云位姿，确定两个点之间的高度差和水平距离；若两个点的高度差和水平距离的比值小于或等于设定阈值，则确定所述匹配点对中的两个点均为候选地面点，所述匹配点对为候选地面点对。
[0080]
可选地，第三确定模块708用于根据所述轨迹建立轨迹包围框；基于所述地面点的点云位姿，确定位于所述轨迹包围框内的地面点；根据所述轨迹包围框内的地面点的点云位姿，使用仿射变换矩阵映射到所述栅格图内。
[0081]
可选地，第三确定模块708用于根据所述轨迹包围框内的地面点的点云位姿指示的高度，确定所述栅格地图对应的透明度，所述高度与所述透明度负相关。
[0082]
可选地，第三确定模块708用于将所述地面点对应的反射率映射为rgb值作为所述栅格图的颜色。
[0083]
可选地，第一确定模块704用于获取所述采集装置的车体坐标系与北东地坐标系的第一转换关系、所述北东地坐标系与地心坐标系的第二转换关系、以及所述地心坐标系与所述目标坐标系的第三转换关系；根据所述轨迹在所述车体坐标系内的第一原始位姿、所述点云在所述车体坐标系内的第二原始位姿、以及所述第一转换关系、所述第二转换关系和所述第三转换关系，获得所述轨迹在所述目标坐标系内的轨迹位姿和所述点云在所述目标坐标系内的点云位姿。
[0084]
该装置能够实现前述方法的效果，故不再赘述。
[0085]
实施例三
[0086]
参照图8，示出了根据本技术实施例四的一种电子设备的结构示意图，本技术具体实施例并不对电子设备的具体实现做限定。
[0087]
如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)802、通信接口
(communications interface)804、存储器(memory)806、以及通信总线808。
[0088]
其中：
[0089]
处理器802、通信接口804、以及存储器806通过通信总线808完成相互间的通信。
[0090]
通信接口804，用于与其它电子设备或服务器进行通信。
[0091]
处理器802，用于执行程序810，具体可以执行上述方法实施例中的相关步骤。
[0092]
具体地，程序810可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
[0093]
处理器802可能是cpu，或者是特定集成电路asic(application specific integrated circuit)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。智能设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个cpu；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个cpu以及一个或多个asic。
[0094]
存储器806，用于存放程序810。存储器806可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0095]
程序810具体可以用于使得处理器802执行前述多个方法实施例中任一实施例所描述的方法对应的操作。
[0096]
程序810中各步骤的具体实现可以参见上述方法实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，并具有相应的有益效果，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
[0097]
本技术实施例还提供一种基于位置的服务提供方法，所述方法利用高精度地图，该高精度地图包含前述的任一方法生成的栅格地图，该方法基于建模后的高精度地图为被服务对象提供基于位置的服务，所述基于位置的服务包括：导航、地图渲染、路线规划中的至少之一。该方法使用的高精度地图中包含栅格地图，该栅格地图的精度高，因此确保了高精度地图的定位精度，从而保证了提供的位置服务的准确度。
[0098]
本技术实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，该计算机指令指示计算设备执行上述多个方法实施例中的任一方法对应的操作。
[0099]
需要指出，根据实施的需要，可将本技术实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本技术实施例的目的。
[0100]
上述根据本技术实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如cd rom、ram、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如asic或fpga)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，ram、rom、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的方法的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的方法的专用计算机。
[0101]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟
以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术实施例的范围。
[0102]
以上实施方式仅用于说明本技术实施例，而并非对本技术实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本技术实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本技术实施例的范畴，本技术实施例的专利保护范围应由权利要求限定。