基于路面多边形推导道路边线的方法及系统与流程

1.本发明涉及高精度道路场景制作技术，尤其是涉及一种基于路面多边形推导道路边线的方法及系统。


背景技术：

2.目前在使用的道路边线属于单独采集数据，在数据采集过程中路面数据和路边线由于处理方式的问题并不能直接相关联，并且道路边线数据的采集结果是一整条较长的数据，与已经采集的多个路面的数据没有一一对应。根据道路向量和路面数据推导路面的高程时，由于道路面采集的数据和道路边线的数据没有直接相关联，没有办法将路面数据所携带的层级关系对应到道路边线上；这样在进行后续地图渲染的过程中，基于路边线的渲染结果和渲染后的路面存在差异，按原方式推导使用高程数据会存在差错。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于路面多边形推导道路边线的方法及系统，解决现有高精度道路数据中道路边线与路面数据无法关联匹配的问题。
4.为达到上述技术目的，本发明的技术方案第一方面提供一种基于路面多边形推导道路边线的方法，其包括如下步骤：
5.自高精度地图道路数据中获取路面多边形点集和道路向量点集；
6.自路面多边形点集中提取得到路面多边形顶点点集，根据路面多边形顶点计算得到顶点航向，自道路向量点集中提取得到与相应路面多边形顶点距离最近的点设为道路向量基点，根据所述道路向量基点计算得到向量航向；
7.根据顶点航向和对应的向量航向之间的差值判断识别相应顶点对应的路面多边形边线的航向方向；
8.组合同向边为单侧边，组合反向边为另一单侧边，组成道路的两侧边线。
9.本发明第二方面提供一种基于路面多边形推导道路边线的系统，其包括如下功能模块：
10.点集获取模块，用于自高精度地图道路数据中获取路面多边形点集和道路向量点集；
11.航向计算模块，用于自路面多边形点集中提取得到路面多边形顶点点集，根据路面多边形顶点计算得到顶点航向，自道路向量点集中提取得到与相应路面多边形顶点距离最近的点设为道路向量基点，根据所述道路向量基点计算得到向量航向；
12.航向判断模块，用于根据顶点航向和对应的向量航向之间的差值判断识别相应顶点对应的路面多边形边线的航向方向；
13.边线融合模块，用于组合同向边为单侧边，组合反向边为另一单侧边，组成道路的两侧边线。
14.本发明第三方面提供一种服务器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中
并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于路面多边形推导道路边线的方法。
15.本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于路面多边形推导道路边线的方法。
16.与现有技术相比，本发明所述基于路面多边形推导道路边线的方法及系统，其通过路面多边形与道路向量导出与路面更加匹配的路边线，其与原路边线采集使用方式相比，本发明推导出的道路边线可以获取对应的道路面的高程层级关系，用于更准确的推导出可以用于构建高程的道路边线，并且在推导高程结束后，可以直接用于构筑道路路面数据，最后进行数据切片，进行3d渲染。
附图说明
17.图1是本发明实施例所述的一种基于路面多边形推导道路边线的方法的流程框图；
18.图2是高精度地图道路数据采集的路面多边形示意图；
19.图3是采用本发明实施例所述的一种基于路面多边形推导道路边线的方法导出的道路边线与路面多边形的示意图；
20.图4是本发明实施例所述的一种基于路面多边形推导道路边线的方法的另一流程框图；
21.图5是本发明实施例所述的一种基于路面多边形推导道路边线的系统的模块框图；
22.图6是本发明实施例所述的一种基于路面多边形推导道路边线的系统的另一模块框图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
24.如图1至图3所示，本发明的实施例提供了一种基于路面多边形推导道路边线的方法，其包括如下步骤：
25.s1、自高精度地图道路数据中获取路面多边形点集和道路向量点集。
26.所述高精度地图道路数据中包括有很多信息，例如路面多边形点集信息、道路向量点集信息、道路的id信息、道路长度信息等，因此能够从高精度地图道路数据中直接获取路面多边形点集和道路向量点集。
27.s2、自路面多边形点集中提取得到路面多边形顶点点集，根据路面多边形顶点计算得到顶点航向，自道路向量点集中提取得到与相应路面多边形顶点距离最近的点设为道路向量基点，根据所述道路向量基点计算得到向量航向。
28.所述路面多边形如图2所示，根据路面多边形点的前后航向偏转角度的大小，自路面多边形点集中提取得到路面多边形顶点点集；设当前路面多边形点和前一个路面多边形
点计算的航向角a1，后一个路面多边形点到当前路面多边形点计算的航向角a2，则路面多边形点的前后航向角偏转角度b＝a2-a1。如果路面多边形点的前后航向偏转角度大于顶点航向角度设定阈值，则判定为路面多边形顶点；如果路面多边形点的前后航向偏转角度小于顶点航向角度设定阈值，则判定为路面多边形普通点。
29.具体的，所述航向角的计算公式如下：
30.a＝arctan(sin(γ
2-γ1)*cos(δ2),cos(δ1)*sin(δ2)-sin(δ1)*cos(δ2)
31.*cos(γ
2-γ1))
32.上式中，a为航向角，γ1为路面多边形点的起点经度，δ1为路面多边形点的起点纬度，γ2为路面多边形点的终点经度，δ2为路面多边形点的终点纬度。
33.在提取得到路面多边形的顶点点集之后，配置路面多边形顶点与路面多边形边线的对应映射表，在映射表中，与路面多边形顶点对应匹配的路面多边形边线为该路面多边形顶点与下一路面多边形顶点连接的边线。
34.所述根据路面多边形顶点计算得到顶点航向，具体是根据路面多边形顶点及其下一个路面多边形普通点计算得到顶点航向；即计算路面多边形顶点及其下一个路面多边形普通点之间的航向角即为顶点航向。
35.自道路向量点集中找出与路面多边形顶点距离最近的点设为道路向量基点，根据所述道路向量基点及按道路向量点集顺序位于道路向量基点的下一个道路向量普通点计算得到向量航向；即计算所述道路向量基点及按道路向量点集顺序位于道路向量基点的下一个道路向量普通点之间的航向角即为向量航向。
36.其中，自道路向量点集中找出与路面多边形的顶点距离最近的点，其计算公式如下：
37.s＝r
·
arc cos[cosβ1cosβ2cos(α
1-α2) sinβ1sinβ2]
[0038]
上式中，s为距离，β1为路面多边形顶点的纬度角，α1为路面多边形顶点的经度角，β2为道路向量点的纬度角，α2为道路向量点的经度角，r为地球半径。
[0039]
s3、根据顶点航向和对应的向量航向之间的差值判断识别相应顶点对应的路面多边形边线的航向方向。
[0040]
具体的，预设同向航差范围和反向航差范围；
[0041]
比较顶点航向和对应的向量航向，如果航向差值落在同向航差范围内，则认定为当前边为同向边；若航向差值落在反向航差范围内，则认定为当前边为反向边；若航向差值均没有落在同向航差范围和反向航差范围内，则认定为当前边为其他方向边；
[0042]
当解析得到其他方向边时，若其解析的上一个和下一个边均为同向边，则该其他方向边就归类到同向边中，若其解析的上一个和下一个边均为反向边，则该其他方向边就归类到反向边中，若解析的上一个和下一个边中的其中一个为同向边、另一个为反向边，则舍弃不计算。
[0043]
s4、组合同向边为单侧边，组合反向边为另一单侧边，组成道路的两侧边线。
[0044]
具体是组合同向边以及多个同向边之间的其他方向边为单侧边，组合反向边以及多个反向边之间的其他方向边为另一单侧边，组成道路的两侧边线，如图3所示。
[0045]
通过路面多边形导出与路面更加匹配的路边线，其与原路边线采集使用方式相比，本发明推导出的道路边线可以获取对应的道路面的高程层级关系，用于更准确的推导
出可以用于构建高程的道路边线，并且在推导高程结束后，可以直接用于构筑道路路面数据，最后进行数据切片，进行3d渲染。
[0046]
不过，为进一步排除路面多边形顶点点集中的锯齿形航向对边线推导的干扰，如图4所示，本发明还包括步骤s5，所述步骤s5包括如下内容：
[0047]
s5、实时计算道路的两侧边线长度的差值，若差值超过路面长度的10％，则需要使用聚合点集法对多边形的顶点进行抽象分析，以排除路面多边形顶点点集中的锯齿形航向对边线推导的干扰。
[0048]
其中，使用第三方库shapely导入边线就能获得道路的边线长度，根据道路id就能够自高精度地图道路数据中提取得到路面长度。
[0049]
所述使用聚合点集法对多边形的顶点进行抽象分析，具体包括：
[0050]
根据预设聚合距离对路面多边形顶点进行聚合，形成多个顶点聚合点集；
[0051]
计算顶点聚合点集与其前后相邻顶点的航向；
[0052]
预设抗干扰航向范围值，根据顶点聚合点集与其前后相邻顶点的航向与预设抗干扰航向范围值的比较结果，判断是否对该顶点聚合点集进行简化；
[0053]
根据简化后的路面多边形顶点点集重新推导道路的两侧边线。
[0054]
具体的，由于距离较近的点形成的多个航向容易导致分析边线航向产生误差，使得路面数据在采集过程中产生的锯齿形状。因此，本发明将距离较近的路面多边形顶点聚合成一个顶点聚合点集，在顶点聚合点集中，顶点还是按原路面多边形点集顺序组合排列，因为顶点聚合点集内部的航向距离过近，所以可以将顶点聚合点集看做一个整体进行计算推导，将顶点聚合点集与前一相邻顶点的航向和顶点聚合点集与后一相邻顶点的航向进行比较，具体是将前一相邻顶点到顶点聚合点集的第一个顶点的航向，和顶点聚合点集的最后一个点与后一相邻顶点的航向进行比较，如果航向差值不超过20度，则认为经过这个点集的前后航向角的变化不大，以此认为在顶点聚合点集前后的边是近似在同一个方向上，可以判定为同一条边。顶点聚合点集内部的边线可以直接连接进前一条边和后一条边线，达到了排除点集中的锯齿形航向对边线推导的干扰；以此来推导排除干扰点，从而获取正确的道路边线。
[0055]
如图5所示，本发明实施例还公开了一种基于路面多边形推导道路边线的系统，其包括如下功能模块：
[0056]
点集获取模块10，用于自高精度地图道路数据中获取路面多边形点集和道路向量点集；
[0057]
航向计算模块20，用于自路面多边形点集中提取得到路面多边形顶点点集，根据路面多边形顶点计算得到顶点航向，自道路向量点集中提取得到与相应路面多边形顶点距离最近的点设为道路向量基点，根据所述道路向量基点计算得到向量航向；
[0058]
航向判断模块30，用于根据顶点航向和对应的向量航向之间的差值判断识别相应顶点对应的路面多边形边线的航向方向；
[0059]
边线融合模块40，用于组合同向边为单侧边，组合反向边为另一单侧边，组成道路的两侧边线。
[0060]
相应的，如图6所示，本发明所述基于路面多边形推导道路边线的系统还包括一边线优化模块50，所述边线优化模块50用于实时计算道路的两侧边线长度的差值，若差值超
过路面长度的10％，则需要使用聚合点集法对多边形的顶点进行抽象分析，以排除路面多边形顶点点集中的锯齿形航向对边线推导的干扰。
[0061]
本实施例一种基于路面多边形推导道路边线的系统的执行方式与上述基于路面多边形推导道路边线的方法基本相同，故不作详细赘述。
[0062]
本实施例服务器为提供计算服务的设备，通常指具有较高计算能力，通过网络提供给多个消费者使用的计算机。该实施例的服务器包括：存储器、处理器以及系统总线，所述存储器包括存储其上的可运行的程序，本领域技术人员可以理解，本实施例的终端设备结构并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0063]
存储器可用于存储软件程序以及模块，处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0064]
在存储器上包含一种基于路面多边形推导道路边线的方法的可运行程序，所述可运行程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由处理器执行，以完成信息的获取及实现过程，所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述服务器中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割为点集获取模块10、航向计算模块20、航向判断模块30、边线融合模块40。
[0065]
处理器是服务器的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，执行终端的各种功能和处理数据，从而对终端进行整体监控。可选的，处理器可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器中。
[0066]
系统总线是用来连接计算机内部各功能部件，可以传送数据信息、地址信息、控制信息，其种类可以是例如pci总线、isa总线、vesa总线等。处理器的指令通过总线传递至存储器，存储器反馈数据给处理器，系统总线负责处理器与存储器之间的数据、指令交互。当然系统总线还可以接入其他设备，例如网络接口、显示设备等。
[0067]
所述服务器应至少包括cpu、芯片组、内存、磁盘系统等，其他构成部件在此不再赘述。
[0068]
在本发明实施例中，该终端所包括的处理器执行的可运行程序具体为：一种基于路面多边形推导道路边线的方法，其包括如下步骤：
[0069]
自高精度地图道路数据中获取路面多边形点集和道路向量点集；
[0070]
自路面多边形点集中提取得到路面多边形顶点点集，根据路面多边形顶点计算得到顶点航向，自道路向量点集中提取得到与相应路面多边形顶点距离最近的点设为道路向量基点，根据所述道路向量基点计算得到向量航向；
[0071]
根据顶点航向和对应的向量航向之间的差值判断识别相应顶点对应的路面多边形边线的航向方向；
[0072]
组合同向边为单侧边，组合反向边为另一单侧边，组成道路的两侧边线。
[0073]
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，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0074]
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述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0075]
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实施例的模块、单元和/或方法步骤，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发明的范围。
[0076]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。