防護欄點云提取方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實施例涉及點云數(shù)據(jù)處理技術(shù)，尤其涉及一種防護欄點云提取方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]三維高精地圖被工業(yè)界和學術(shù)界公認為下一代數(shù)字地圖的主要發(fā)展方向，是實現(xiàn)汽車自動駕駛和輔助駕駛的前提條件，為自動駕駛汽車進行精確定位和正確決策提供主要依據(jù)。三維高精地圖的一個重要環(huán)節(jié)為建立道路圖像與防護欄點之間的映射關(guān)系。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)在建立道路圖像與防護欄點云數(shù)據(jù)之間的映射關(guān)系時，首先通過車載的點云獲取設(shè)備獲取道路點云，每個時間點對應(yīng)一個單幀道路點云。然后，對于每個單幀道路點云，由工程師人工的從道路點云數(shù)據(jù)中查找出類似防護欄的空間點集合。
[0004]然而，在對一段道路進行點云繪制時，可能需要幾十分鐘或更長時間，且每隔一個時間點(如I毫秒)便會生成一個單幀道路點云，進而產(chǎn)生大量的單幀道路點云。此時，如果每個單幀點云均通過工程師人工查找防護欄點云，則將耗費大量的時間，人力成本較高，且防護欄點云識別效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種防護欄點云提取方法及裝置，以實現(xiàn)通過機器對道路點云中的防護欄點云進行識別，提高防護欄點云的識別效率。
[0006 ]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種防護欄點云提取方法，包括:
[0007]獲取第一防護欄的形狀特征，所述第一防護欄為波形防護欄、水泥防撞墩或隔音m;
[0008]根據(jù)所述第一防護欄的形狀特征從單幀道路點云中提取第一防護欄點云。
[0009]第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種防護欄點云提取裝置，包括:
[0010]形狀特征獲取單元，用于獲取第一防護欄的形狀特征，所述第一防護欄為波形防護欄、水泥防撞墩或隔音墻；
[0011]第一防護欄提取單元，用于根據(jù)所述形狀特征獲取單元獲取的所述第一防護欄的形狀特征從單幀道路點云中提取第一防護欄點云。
[0012]本發(fā)明能夠在獲取第一防護欄的形狀特征后，根據(jù)第一防護欄的形狀特征從單幀道路點云中提取第一防護欄點云。現(xiàn)有技術(shù)中需要由工程師人工提取防護欄點云，提取效率低。本發(fā)明能夠由機器根據(jù)第一防護欄的形狀特征從道路點云中提取防護欄點云，無需工程師人工提取，降低人力成本且機器提取速率較快，提高防護欄的識別效率。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例一中的防護欄點云提取方法的流程圖；
[0014]圖2是本發(fā)明實施例二中的防護欄點云提取方法的流程圖；
[0015]圖3是本發(fā)明實施例三中的防護欄點云提取方法的流程圖；
[0016]圖4是本發(fā)明實施例四中的防護欄點云提取方法的流程圖；
[0017]圖5是本發(fā)明實施例五中的防護欄點云提取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0019]實施例一
[0020]圖1為本發(fā)明實施例一提供的防護欄點云提取方法的流程圖，本實施例可適用于從道路點云中提取防護欄點云的情況，該方法可以由用于進行防護欄點云提取的終端來執(zhí)行，該終端可以為服務(wù)器、個人電腦、筆記本電腦、平板電腦、汽車中控臺、智能手機或智能可穿戴設(shè)備等，該方法包括:
[0021]S110、獲取第一防護欄的形狀特征。
[0022]其中，第一防護欄為波形防護欄、水泥防撞墩或隔音墻。
[0023]波形防護欄又稱波形護欄，波形護欄為公路防撞設(shè)施，主要是為了防止失控車輛沖出道路。波形護欄是一種以波紋狀鋼護欄板相互拼接并由立柱支撐的連續(xù)結(jié)構(gòu)，波形護欄可以為雙波波形護欄或三波波形護欄。因此通常將道路點云中的呈波形的點云序列確定為波形防撞欄，該波形的點云序列可以為雙波波形也可為三波波形。
[0024]水泥防撞墩又稱水泥防撞墩，用于放置在公路及城市道路的轉(zhuǎn)彎、出入口、收費口及其他需要隔離或防撞的危險地段的路面上，起安全隔離、警示、預防碰撞并能在發(fā)生碰撞時起緩沖作用，吸收并降低碰撞沖擊力的設(shè)施。水泥防撞欄通常底座呈梯形上部呈長方形。由于水泥防撞欄直接放置在路面上，因此可將路面上凸起的塊狀物確定為水泥防撞墩。
[0025]隔音墻(acoustic)主要用于高速公路、高架復合道路和其它噪聲源的隔聲降噪，隔音墻位于道路兩側(cè)，為了能夠達到較高的吸音功效，隔音墻通常呈片狀。因此可將道路兩側(cè)與路面處置的片狀物確定為隔音墻。
[0026]第一防護欄的形狀特征可以為工程師輸入的給定的形狀特征。第一防護欄的形狀特征還可以是通過對大量(如大于500個)的已知防護欄點云進行訓練，得到波形防護欄、水泥防撞墩或隔音墻的形狀特征。
[0027]S120、根據(jù)第一防護欄的形狀特征從單幀道路點云中提取第一防護欄點云。
[0028]不同的防護欄具有相應(yīng)的形狀特性，在提取時可根據(jù)使用需求提取一種或多種第一防護欄。在一種實現(xiàn)方式中，為較為全面的識別出道路點云中的防護欄點云，分別根據(jù)波形防護欄、水泥防撞墩和隔音墻的行狀特征在道路點云中進行查找，并提取查找到的點云序列。在另一種實現(xiàn)方式中，根據(jù)不同的路面情況，可有針對性的選擇一種或兩種防護欄進行提取。例如，在高速公路上通常在收費站以及道路交匯處等低速行駛路段放置水泥防撞墩進行導流，因此在低速行駛路段從道路點云中提取波形防護欄和水泥防撞墩。在高速公路的其他路段主要設(shè)置波形防護欄和隔音墻，因此當進入快速行駛路段時提取波形防撞欄和隔首墻。
[0029]本發(fā)明能夠在獲取第一防護欄的形狀特征后，根據(jù)第一防護欄的形狀特征從單幀道路點云中提取第一防護欄點云?，F(xiàn)有技術(shù)中需要由工程師人工提取防護欄點云，提取效率低。本發(fā)明能夠由機器根據(jù)第一防護欄的形狀特征從道路點云中提取防護欄點云，無需工程師人工提取，降低人力成本且機器提取速率較快，提高防護欄的識別效率。
[0030]實施例二
[0031]圖2為本發(fā)明實施例二提供的防護欄點云提取方法的流程圖，可選的，S110、根據(jù)所述第一防護欄的形狀特征從單幀道路點云中提取第一防護欄點云，可通過下述方式進行實施:
[0032]SllOa、將單幀道路點云中的曲線形點云序列提取為波形防護欄點云。
[0033]波形防護欄通常通過固定支架固定于道路兩側(cè)，與路面存在預設(shè)距離(如0.8-1.2米)。波形防護欄的外形呈波浪形，具體可以為雙波波形或三波波形?？蛇x的，將S型的曲線形點云序列作為波形防護欄點云進行提取。S型曲線可以為單波、雙波或三波。點云序列用于表示由空間點組成的空間點的序列組合。
[0034]具體的，獲取任意一個第一空間點，判斷經(jīng)過該第一空間點的空間曲線是否為S型。如果為S型，則提取S型曲線。如果不是S型，則獲取另一個第二空間點，判斷經(jīng)過該第二空間點的空間曲線是否為S型。以此類推得到道路點云中的波形防護欄點云。
[0035]根據(jù)道路點云中點云序列構(gòu)成的曲線形狀，可確定道路點云中是否存在波形防護欄，提高波形防護欄的識別效率。
[0036]可選的，S110、根據(jù)所述第一防護欄的形狀特征從單幀道路點云中提取第一防護欄點云，可通過下述方式進行實施:
[0037]SllOb、將單幀道路點云中具有高度跳變點或坡度跳變點的點云序列提取為水泥防撞墩點云。
[0038]由于水泥防撞墩通常放置在路面上，因此沿路面點云掃描至水泥防撞墩時，會出現(xiàn)高度和坡度的跳變點。跳變點為路面與水泥防撞墩的交線上的點。路面經(jīng)跳變點后，由于從路面跳變?yōu)樗喾雷捕眨虼私?jīng)跳變點后，點云序列的高度激增；同時，由于水泥防撞墩的墩布可以為梯形，因此經(jīng)跳變點后，點云序列的坡度也隨之增加，不在如路面般平緩。
[0039]為了避免因路面本身自身起伏較大造成誤判斷，可對高度激增或坡度變換程度進行規(guī)范。例如:判斷經(jīng)高度跳變點后，道路點云序列的高度是否大于預設(shè)高度閾值(如40cm)。又例如:判斷經(jīng)高度跳變點后，道路點云序列的坡度是否大于預設(shè)坡度閾值(如30度)。
[0040]進一步的，判斷經(jīng)高度跳變點后，點云序列的高度是否在水泥防撞墩的正常范圍內(nèi)，例如高度大于40cm小于70cm?；蛘?，判斷經(jīng)坡度跳變點后，點云序列的坡度是否在水泥防撞墩底部坡度的正常范圍內(nèi)，如坡度大于30度小于60度。
[0041]通過高度跳變點或坡度跳變點可從路面點云中找到水泥防撞墩的底部輪廓，基于水泥防撞墩的底部輪廓可獲取到水泥防撞墩的點云序列。
[0042]可選的，S110、根據(jù)所述第一防護欄的形狀特征從單幀道路點云中提取第一防護欄點云，可通過下述方式進行實施:
[0043]SllOc、將單幀道路點云中具有平面特征的點云序列提取為隔音墻點云。
[0044]可使用三維霍夫變換(Hough Transform)提取點云序列的平面特征。三維霍夫曼變換可識別出道路點云中的具有平面形狀特征的點云序列。首先獲取空間點A的法向量，然后在與該法向量垂直的平面上查找與該空間點A相鄰的多個空間點B，若查找到的多個空間點B在同一平面，則確定該空間點A和多個空間點B構(gòu)成平面。
[0045]進一步的，由于隔音墻的法向量與路面垂直，因此可根據(jù)點云序列組成的平面的法向量進行篩選，將法向量與路面垂直的平面點云序列提取為隔音墻點云。
[0046]通過判斷空間點云是否存在平面特征，能夠從道路點云中提取隔音墻點云，提高隔音墻點云的提取效率。
[0047]實施例三
[0048]圖3為本發(fā)明實施例三提供的防護欄點云提取方法的流程圖，隨著防護欄技術(shù)的不斷發(fā)展，除了波形防護欄、水泥防撞墩和隔音墻以外，越來越多的新型防護欄問世，此時僅根據(jù)波形防護欄、水泥防撞墩或隔音墻的形狀特征進行點云序列的提取無法對新型防護欄點云進行提取?；诖?，在S120、根據(jù)第一防護欄的形狀特征從單幀道路點云中提取第一防護欄點云之后，還包括:
[0049]S130、從單幀道路點云中濾除第一防護欄點云、路面點云和桿體點云，得到剩余點云。
[0050]SI 20可確定單幀道路點云中的第一防護欄點云、路面點云和桿體點云。從單幀道路點云中刪除第一防護欄點云、路面點云和桿體點云，得到剩余點云。
[0051 ] S140、計算剩余點云對應(yīng)的K最近鄰關(guān)系圖(K Nearest Neighbor Graph ,KNNGraph)。