[发明专利]一种基于断面剖分的道路特征提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光雷达测量技术领域，具体涉及一种基于断面剖分的道路特征提取方法，该方法可以快速准确地获取沿线道路特征的空间几何位置。

背景技术

随着我国经济和社会的快速发展，不少早期建成的公路服务水平下降，无法满足日益增长的经济社会发展需要，面临改建或者扩建。我国的公路建设事业，已逐渐形成“公路新建与改扩建并重”的局面，公路改扩建将成为未来我国公路建设的重点。

对于公路改扩建勘察设计项目，快速精确地获取既有道路的空间信息资料是关键前提。目前，道路特征如路缘石、护栏、中央隔离带等的量测，主要采用传统的人工外业测量或者基于激光雷达点云人工拾取的方式获得。现有技术中主要存在以下缺点和不足：

1、人工外业测量的方式，需要投入大量的人力资源，不仅测量成本投入高，而且工作效率低下、工作量大；

2、对于公路改扩建，外业测量的方式需要大量的人工上路测量，将干扰道路正常交通，给行车和测量人员均造成严重安全隐患；

3、人工拾取激光点云数据采集道路特征时，人员主观随意性大，位置测量精度无法保证。

为此，本专利申请拟提出一种基于断面剖分的道路特征提取方法，通过引入断面剖分的思想，将所采集的密集三维激光点云数据投影到二维剖分切片中进行处理，方法简单实用，可实现整个道路沿线复杂道路特征的快速精确获取，具有显著的经济和社会效益。

发明内容

本发明针对实际公路工程应用中道路特征难以快速精确获取的难题，提出了一种基于断面剖分的道路特征提取方法。该方法创新性地引入断面剖分的思想，将海量激光点云数据处理由三维简化为二维，可实现复杂道路特征的快速提取。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术措施：

一种基于断面剖分的道路特征提取方法，其步骤如下：

（1）激光扫描数据的获取：利用车载激光雷达测量设备，沿道路进行高密度的外业扫描，获取原始激光扫描点云数据；

（2）激光点云的提取：确定出道路特征初略位置的引导线，并提取引导线附近的点云数据；

（3）激光点云的断面剖分：根据引导线按一定步长生成剖分切片，将激光点投影到剖分切片，并计算该激光点在剖分切片坐标系的坐标；

（4）道路特征点云模板的建立：选取特征信息完整的剖分切片，生成感兴趣的道路特征点云模板；

（5）基于道路特征点云模板的精确配准：利用步骤（4）所建立的道路特征点云模板，对每个剖分切片的点云，通过道路特征点云模板初始配准、基于二维迭代最近邻点算法的精确配准实现；

（6）道路特征的量测与提取：首先计算道路特征的空间坐标，然后结合道路特征自身属性提取所需的特征线或特征面，最终完成道路特征的量测与提取。

与现有技术相比，本发明方法的显著优点和效果主要表现在：

（1）引入的断面剖分思想，将复杂的特征量测与识别问题由三维简化为二维，方法简单实用，应用面广；

（2）相比于传统的人工外业测量方法，本发明方法不干扰交通流，消除了测量人员人身安全隐患，而且速度快，精度高；

（3）相比于人工拾取激光点云的方法，本发明的基于点云模板配准的方法，可更好地保证特征量测与提取的精度；

（4）本发明创新性地提出基于断面剖分的道路特征提取方法，可缩短数据获取周期、保障数据质量。本发明方法已经成功应用于多项公路勘察设计项目中，成功获取出路缘石、护栏等道路特征的空间位置，相比人工外业测量方法，工作效率提高5倍以上，解决了道路特征难以获取的技术难题，展现出重大的工程应用价值。

附图说明

图1为本发明的一种基于断面剖分的道路特征提取方法的流程示意图。

具体实施方式

下面申请人将结合附图对本发明做进一步的详细描述。以下实施例仅用于进一步阐述本发明的技术方案，而不应在任何程度上被理解为对本发明权利要求书请求保护范围的限制。

实施例1：

一种基于断面剖分的道路特征提取方法，如图1所示，适用于道路的路面、防护设施等特征的提取。各步骤详细阐述如下：

第一步，激光扫描数据的获取