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1、(10)申请公布号 CN 104281746 A (43)申请公布日 2015.01.14 CN 104281746 A (21)申请号 201410509688.6 (22)申请日 2014.09.28 G06F 17/50(2006.01) (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨浦区四平路 1239 号 (72)发明人 吴杭彬 刘春 姚连璧 姚文驰 李亚云 刘程 李正宁 张舒航 汪志飞 李茂 (74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 31225 代理人 宣慧兰 (54) 发明名称 一种基于点云的交通安全道路特征图成图方 法 (57) 摘要 本发明涉及一种基于点云。
2、的交通安全道路 特征图成图方法， 包括以下步骤 ： 1) 采用激光扫 描仪获取选定交通区域的多幅画面的点云数据 ； 2) 对点云数据进行预处理 ； 3) 将预处理后的点集 导入 CAD 中进行分层处理， 完成交通道路特征平 面图 ； 4) 将交通道路特征平面图逐层完成 CAD 向 ArcGIS 格式的转换 ； 5) 创建 ArcGIS 符号库， 并根 据数据库属性对各种地图要素进行自动匹配， 完 成交通安全道路特征图。 与现有技术相比， 本发明 具有快速简便、 准确可靠等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。
3、2)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104281746 A CN 104281746 A 1/2 页 2 1. 一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 1) 采用激光扫描仪获取选定交通区域多幅画面的点云数据 ； 2) 对点云数据进行预处理 ； 3) 将预处理后的点集导入 CAD 中进行分层处理， 完成交通道路特征平面图 ； 4) 将交通道路特征平面图逐层完成 CAD 向 ArcGIS 格式的转换 ； 5) 创建 ArcGIS 符号库， 并根据数据库属性对各种地图要素进行自动匹配， 完成交通安 全道路特征图。 2.。
4、 根据权利要求 1 所述的一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法， 其特征在 于， 所述的步骤 1) 中的点云数据包括位置数据和颜色数据。 3. 根据权利要求 1 所述的一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法， 其特征在 于， 所述的步骤 2) 具体包括以下步骤 ： 21) 对获取的多幅画面的点云进行上色拼接 ； 22) 对拼接后的点云数据进行高程滤波， 将道路地面和地面上的干扰点分离 ； 23) 区分道路交通特征点集， 包括道路路面、 道路标线、 道路边线和道路标志的点集 ； 24) 根据道路法规以及滤波后点云数据确定所区分的道路交通特征点集的颜色。 4. 根据权利要求 3 所述的一种基。
5、于点云的交通安全道路特征图成图方法， 其特征在 于， 所述的步骤 22) 中分离道路地面和地面上的干扰点的方法为 ： 设定一个道路面阈值 h， 根据点的三维坐标信息 (x， y， z)， 若其 z h， 则表明该点是道 路面之上的干扰点 ； 反之， 则是道路面上的点。 5. 根据权利要求 1 所述的一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法， 其特征在 于， 所述的步骤 3) 具体包括以下步骤 ： 31) 根据预处理后的点集信息将区分好的点集划分为不同的图层 ； 32) 进行道路边线、 标志标线、 道路路面和道路标志的提取 ； 33) 制作道路标志和道路标线相应的符号以及命令函数， 进行道路标志。
6、和道路标线的 拟合。 6. 根据权利要求 3 所述的一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法， 其特征在 于， 所述的步骤 23) 中确定道路路面的方法为 ： 获得路面回波反射率的范围 U， 若获取的点回波反射率在范围 U 之内， 则表明该点是沥 青道路表面点。 7. 根据权利要求 3 所述的一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法， 其特征在 于， 所述的步骤 23) 中确定道路标线点集的方法为 ： 获得路面标线回波反射率的范围 T， 若获取的点回波反射率在范围 T 之内， 则表明该点 是道路标线点。 8. 根据权利要求 1 所述的一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法， 其特征在 于， 。
7、所述的步骤 5) 包括以下步骤 ： 51) 利用 CAD 画出符合比例要求的符号图形 ； 52) 把符号图形缩放到一致的大小， 将绘制好的符号按照统一的尺寸转成图片 ； 53) 利用 Font Creator 字体编辑软件， 把转换后的一致的图片导入其中 ； 54) 调整符号， 保存字库文件， 将制作好的 TrueType 字体文件安装到系统中 ； 权 利 要 求 书 CN 104281746 A 2 2/2 页 3 55) 将字体文件中的点符号导入地形图符号库的点符号子库中， 确定其定位点， 在符号 属性编辑器中编辑点状符号的颜色、 大小、 旋转角度和偏移量属性， 设置符号名及其地物分 类码。
8、， 完成 ArcGIS 符号库的创建。 权 利 要 求 书 CN 104281746 A 3 1/4 页 4 一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法 技术领域 0001 本发明涉及交通测绘领域， 尤其是涉及一种基于点云的交通安全道路特征图成图 方法。 背景技术 0002 主动交通道路特征图是指按照各项绘图标准要求描述包括道路路口以及路段的 道路特征平面专题图， 反映了一定范围内有关道路标线、 标志、 地物等相关位置等信息， 它 包含各类道路地物的图形信息和属性信息， 尤其是道路的标志标线信息， 从其比例尺分类 来看， 它属于城市大比例尺平面图范畴， 综合反映道路位置、 交通岛、 交通标志、 。
9、标线等信 息。这些信息构成了交叉路口的详细渠化图。道路渠化信息一方面可以减少交通事故与交 通堵塞， 另一方面也是主动交通安全模型中车辆定位所需的智能道路信息基础数据。 0003 绘制主动交通道路特征图是主动交通安全预警的必要数据准备环节， 其成图周期 与图形质量直接影响主动交通安全模型的正确计算与分析、 地图应用与推广。 我国现阶段， 传统的主动交通安全道路特征图的制作处理手段仍然较为繁琐， 即先封锁事故现场小范围 内的全部或部分车道， 然后进行详细路口图的测量。 其中， 路口图一般采用全站仪结合人工 现场绘制草图方式完成， 主要内容包括 ： 现场地形、 现场交通元素及相互关系、 现场数据注 。
10、记等路口信息。 现场草图包含的地物较多， 绘制时间较长， 该种方式很大程度上影响主动交 通道路特征图的制作。 0004 根据现有的技术， 可以总结出如下四种主动交通道路特征图制作方法， 其中第一 种为基于全站仪测量的作图法， 具有高精度、 灵活性强等优点， 有很好的一致性， 但是工作 量大， 成本较高， 第二种为基于市政建设地图的作图法， 具有工作量小、 高精度、 速度快的优 点， 但是数据来源比较困难， 第三种为基于摄影测量的作图法， 安全性好， 单是作图复杂， 成 本较高， 第四种为基于 GPS 测量的作图法， 具有覆盖范围广、 成本低、 定位精度高等优点， 但 是易受地形影响， 可靠性不。
11、高。 发明内容 0005 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速、 准确、 成 图质量高的基于点云的交通安全道路特征图成图方法。 0006 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现 ： 0007 一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法， 包括以下步骤 ： 0008 1) 采用激光扫描仪获取选定交通区域多幅画面的点云数据 ； 0009 2) 对点云数据进行预处理 ； 0010 3) 将预处理后的点集导入 CAD 中进行分层处理， 完成交通道路特征平面图 ； 0011 4) 将交通道路特征平面图逐层完成 CAD 向 ArcGIS 格式的转换 ； 0012 5) 创建 ArcG。
12、IS 符号库， 并根据数据库属性对各种地图要素进行自动匹配， 完成交 通安全道路特征图。 说 明 书 CN 104281746 A 4 2/4 页 5 0013 所述的步骤 1) 中的点云数据包括位置数据和颜色数据。 0014 所述的步骤 2) 具体包括以下步骤 ： 0015 21) 对获取的多幅画面的点云进行上色拼接 ； 0016 22) 对拼接后的点云数据进行高程滤波， 将道路地面和地面上的干扰点分离 ； 0017 23) 区分道路交通特征点集， 包括道路路面、 道路标线、 道路边线和道路标志的点 集 ； 0018 24) 根据道路法规以及滤波后点云数据确定所区分的道路交通特征点集的颜色。。
13、 0019 所述的步骤 3) 具体包括以下步骤 ： 0020 31) 根据预处理后的点集信息将区分好的点集划分为不同的图层 ； 0021 32) 进行道路边线、 标志标线、 道路路面和道路标志的提取 ； 0022 33) 制作道路标志和道路标线相应的符号以及命令函数， 进行道路标志和道路标 线的拟合。 0023 所述的步骤 22) 中分离道路地面和地面上的干扰点的方法为 ： 0024 设定一个道路面阈值 h， 根据点的三维坐标信息 (x， y， z)， 若其 z h， 则表明该点 是道路面之上的干扰点 ； 反之， 则是道路面上的点。 0025 所述的步骤 23) 中确定道路路面的方法为 ： 0。
14、026 获得一个路面回波反射率的范围 U， 若获取的点回波反射率在范围 U 之内， 则表明 该点是沥青道路表面点。 0027 所述的步骤 23) 中确定道路标线点集的方法为 ： 0028 获得一个路面标线回波反射率的范围 T， 若获取的点回波反射率在范围 T 之内， 则 表明该点是道路标线点。 0029 所述的步骤 5) 包括以下步骤 ； 0030 51) 利用 CAD 画出符合比例要求的符号图形 ； 0031 52) 把符号图形缩放到一致的大小， 将绘制好的符号按照统一的尺寸转成图片 ； 0032 53) 利用 Font Creator 字体编辑软件， 把转换后的一致的图片导入其中 ； 00。
15、33 54) 调整符号， 保存字库文件， 将制作好的 TrueType 字体文件安装到系统中 ； 0034 55) 将字体文件中的点符号导入地形图符号库的点符号子库中， 确定其定位点， 在 符号属性编辑器中编辑点状符号的颜色、 大小、 旋转角度和偏移量属性， 设置符号名及其地 物分类码， 完成 ArcGIS 符号库的创建。 0035 与现有技术相比， 本发明具有以下优点 ： 0036 一、 快速简便， 采用激光扫描仪进行现场点云的获取， 比全站仪测量等传统的测量 方式更加快速。 0037 二、 可靠准确、 根据点云技术配合图像信息处理技术能够更加准确的绘制交通安 全道路特征图， 解决传统制图方。
16、法中存在的工作量大、 数据来源困难、 成本较高等问题。 0038 三、 成图质量高， 成图反映了一定范围内有关道路标线、 标志、 地物等相关位置等 信息， 这些信息构成了交叉路口的详细渠化图， 道路渠化信息一方面可以减少交通事故与 交通堵塞， 另一方面也是主动交通安全模型中车辆定位所需的智能道路信息基础数据。 附图说明 说 明 书 CN 104281746 A 5 3/4 页 6 0039 图 1 为本发明的方法流程图。 0040 图 2 为点云上彩与拼接流程图。 0041 图 3 为高程滤波前点云数据图。 0042 图 4 为高程滤波后点云数据图。 0043 图 5 为道路路面和道路标线点集。
17、提取效果图。 0044 图 6 为符号化的交通安全道路特征图。 具体实施方式 0045 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 0046 实施例 ： 0047 如图 1 所示， 一种基于点云的交通安全道路特征图成图方法， 包括以下步骤 ： 0048 1) 采用激光扫描仪获取选定交通区域多幅画面的点云数据， 包括位置数据和颜色 数据 ； 0049 2) 对点云数据进行预处理， 包括以下步骤 ： 0050 21) 如图 2 所示， 对获取的多幅画面的点云进行上色拼接 ； 0051 22) 对拼接后的点云数据进行高程滤波， 将道路地面和地面上的干扰点分离， 分离 道路地面和地面上的干扰点的方。
18、法为 ： 0052 设定一个道路面阈值 h， 根据点的三维坐标信息 (x， y， z)， 若其 z h， 则表明该点 是道路面之上的干扰点 ； 反之， 则是道路面上的点。对比效果如图 3 和图 4 所示 ； 0053 23) 确定道路路面和道路标线、 道路边线、 道路中央路滑隔离带等点集， 确定道路 路面的方法为 ： 0054 不同地材料具有不同的激光回波反射率信息， 根据经验获得一个路面回波反射率 的范围 U， 若获取的点回波反射率在范围 U 之内， 则表明该点是沥青道路表面点 ； 0055 确定道路标线点集的方法为 ： 0056 根据经验获得一个路面标线回波反射率的范围 T， 若获取的点回。
19、波反射率在范围 T 之内， 则表明该点是道路标线点 ； 0057 效果如图 5 所示 ； 0058 24) 根据所区分的道路标线点集所包含点的颜色信息并且按照道路法规确定道路 标线点集的颜色 ； 0059 3) 将预处理后的点集导入 CAD 中进行分层处理， 完成交通道路特征平面图包括以 下步骤 ： 0060 31) 根据预处理后的点集信息将区分好的点集划分为不同的图层 ； 0061 32) 在进行道路边线、 标志标线和道路特征的提取 ； 0062 33) 制作标志标线相应的符号以及命令函数， 进行标志标线的拟合 ； 0063 4) 将交通道路特征平面图逐层完成 CAD 向 ArcGIS 格式。
20、的转换 ； 0064 DWG 文件的图形基本上是以线画来组织几何形状， 就填充图案的本质而言， 也可以 由线组成。 所以， 在转换时， 可以先将图形元素先转换成相应的线元素， 如有必要， 可以再在 ArcGIS 中转换成相应的面元素， 对于一些带有属性的点状标志， 可对其进行插入块的操作。 这样可以尽可能减少数据元素的丢失。同时， 在 AutodeskMap 中进行转换时， 还可以选定所 说 明 书 CN 104281746 A 6 4/4 页 7 需保留的属性信息， 如图层、 颜色、 面积等属性， 这些信息将构成 Shapefi le 的元数据。 0065 5) 创建 ArcGIS 符号库，。
21、 并根据数据库属性对各种地图要素进行自动匹配， 如图 6 所示， 完成交通安全道路特征图， 包括以下步骤 ： 0066 51) 依照地形图图式的要求， 利用 CAD 画出符合比例要求的符号图形 ； 0067 52) 把符号图形缩放到一致的大小， 将绘制好的符号按照统一的尺寸转成图片 ； 0068 53) 利用 Font Creator 字体编辑软件， 把转换后的一致的图片导入其中 ； 0069 54) 调整符号， 保存字库文件， 将制作好的 TrueType 字体文件安装到系统中 ； 0070 55) 将字体文件中的点符号导入地形图符号库的点符号子库中， 确定其定位点， 在 符号属性编辑器中编辑点状符号的颜色、 大小、 旋转角度、 偏移量等属性， 设置符号名及其 地物分类码， 完成 ArcGIS 符号库的创建。 说 明 书 CN 104281746 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104281746 A 8 2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 104281746 A 9 3/3 页 10 图 3图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 104281746 A 10 。