[发明专利]一种基于球面全景视频的交通标志定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通标志的定位技术领域，具体涉及一种基于球面全景视频的交通标志定位方法。

背景技术

矢量地图中的交通标志采集对交通设施管理、车辆智能导航等具有十分重要的意义。现今社会建设快、交通元素多、更新快，研究快速准确的交通标志采集是一个重要课题。交通标志信息采集的关键为交通标志的定位，在准确、快速的进行交通标志定位的基础上，根据交通标志的位置信息，将其绘制在矢量地图上。

传统的人工测绘方法效率低、成本高，不能满足需要；基于航空、卫星图像的定位方法受图像精确度的影响，自动识别困难；而基于普通视频的定位方法则由于受单一相机拍摄视角的限制，无法在一次采集过程中进行道路两旁所有标志的定位，然而重复采集时需要进行视频视角范围的判断，会造成重复采集或漏采集现象的发生。

球面全景视频是以全景图为构成元素，将全景图映射到球面模型上，形成的以球心为观察视点，以球面为观察区域，可达到360度观察视角的视频。球面全景视频中的每一帧称为一个球面实景。一方面，随着全景采集设备的发展，可以方便地获得球面全景视频（全景采集设备可以在车辆的高速行进之中，进行快速、连续地拍摄，从而获取道路沿途的场景信息）；另一方面，球面全景视频包含了视点所在位置周围360°的场景信息，只需进行一次采集就可以进行道路两旁所有标志的定位。

因此，本发明以基于全景采集设备获得的球面全景视频为数据源，提出了一种基于球面全景视频的交通标志定位方法。

发明内容

本发明是为了解决交通标志的定位问题，利用球面全景视频具有采集容易、视角范围广阔的特点，提出了一种基于球面全景视频的交通标志定位方法，通过该方法可以实现交通标志的快速、准确的定位。

本发明解决技术问题采用如下的技术方案：

一种基于球面全景视频的交通标志定位方法，所述定位方法包括以下步骤：

(1) 基于球面全景视频进行交通标志的检测

1) 从球面全景视频中提取不少于3000张含交通标志的图像作为正样本，提取不少于9000张不含交通标志的图像作为负样本；

2) 对正、负样本进行处理，然后利用Haar特征训练交通标志的Adaboost分类器，利用生成的分类器进行交通标志的检测；

3) 若检测到交通标志，将检测区域映射到球面全景图上；

(2) 计算交通标志的经纬度坐标，以进行定位

1) 视交通标志为等密度物体，以其形心处的坐标作为交通标志的坐标，计算球面全景图中检测区域形心的位置，将其映射到球面实景中，计算其在球面实景上映射点的球面极坐标；

2) 选取2帧包含此交通标志的球面实景，其球心分别为O₁、O₂，提取球面实景拍摄时获取的GPS数据作为球心所在位置的坐标，假设交通标志形心处的高程信息为H，则虚拟实景球心处的大地坐标已知；根据大地坐标系和大地空间直角坐标系之间的转换关系，将此坐标转换为大地空间直角坐标；

3) 以O₁为坐标原点，方向为X轴正方向建立空间直角坐标系O₁XYZ，假设A₁、A₂分别为交通标志在以O₁、O₂为圆心的球面实景中的位置，O₁A₁与O₂A₂交于一点A，则A点即为三维空间中交通标志的位置；基于2帧虚拟实景间的上述位置映射关系，可以计算A点在直角坐标系O₁XYZ的空间坐标；

4) 将A点的空间坐标转化为大地空间直角坐标，然后再转化为大地坐标，保留大地坐标中的经纬度信息，以在二维地图上进行定位。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

(1) 在数据来源方面，以球面全景视频作为数据源，基于此数据源进行交通标志的定位，省时省力，只需在道路上行驶一次，就能拍到周围的所有场景，从而进行场景中所有交通标志的定位。

(2) 在定位方法上，利用了球面全景视频相邻帧之间的特殊位置映射关系，以及大地坐标系和大地空间直角坐标系之间的相互转换关系，来计算球面实景上标志对应的经纬度坐标，从而进行定位，定位算法效率高、实时性好。

附图说明

图1为基于球面全景视频进行交通标志定位的技术路线示意图。

图2为球面全景图与球面实景之间的映射关系示意图。