[发明专利]基于三维激光反射强度的道路标线点云自动分类识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三维激光反射强度的道路标线点云自动分类识别方法，属于摄影测量和三维激光技术领域。

背景技术

道路标线是城市环境的重要符号之一，对城市交通规划、秩序维护及管理具有重要的意义。基于全站仪的传统测绘方式道路标线的采集识别有基于全站仪的大地测量碎步采集传统作业方式，也有基于航空遥感影像的选择提取，但前者外业采集量巨大，工作效率不高，后者对影像数据的空间分辨率要求较高，而具有高分辨率的航飞影像数据的采集条件较为严格，不易获取。故此需要一种方法能够提高道路标志的采集识别效率。

发明内容

本发明的目的是解决上述采集技术方案存在的问题，提供一种较少外业数据采集时间、方便纠错及高工作效率的道路标线识别方法。本方法通过车载移动测量系统采集地物环境的三维信息，获取点云数据，快速准确地提取出道路标线。

为实现上述目的，本发明采用一种基于强度信息的道路标线自动分类识别方法，首先，使用车载三维激光测量系统进行采集数据，车载三维激光移动测量系统集成部件包括车辆、三维激光扫描仪、GPS导航仪、惯性制导系统和全景相机，采集数据过程在车辆行驶中进行，三维激光扫描仪用于获取点云数据，GPS导航仪与惯性制导系统构成的POS系统用于获取姿态位置信息；点云数据按照圈索引进行组织，以获取每一圈扫描圈的三维坐标点集；按照时间对齐，根据采集的POS信息插值结算获取三维点云数据扫描圈每一圈的姿态信息及位置信息；定义车载三维激光测量系统中的POS系统中心点为坐标系原点，车辆行驶的方向为Y轴正方向，垂直向上的方向为Z轴正方向，构建空间坐标系，其特征在于，然后按如下步骤操作：

步骤1、根据点云数据每一个扫描圈POS系统的姿态信息及位置信息，求解出每一扫描圈POS平面的方程表达式；

步骤2、从用圈索引组织的点云数据中取出任意第i扫描圈中包含的任意点j与POS中心连线构成三维向量V_ij，计算V_ij与POS平面法向量N_i的夹角θ_ij，比较θ_ij夹角与角度阈值T_A，将大于角度阈值T_A的点初步判定为路面点；

步骤3、计算在被初步判定为路面点的三维点到该点所在扫描圈POS平面的距离，POS系统安装时安置的高度值H为已知值，比较计算距离值与高度值H的差值，将差值大于阈值T_D的点排除，判定差值小于阈值T_D的点为路面点；

步骤4、统计判定为路面点的强度值，设定强度阈值T_I，将强度值大于阈值T_I的点判定为道路标线。

本发明的方法步骤1中所述的求解每一扫描圈POS平面方程表达式，POS平面为三维空间中的一个平面，由平面上一点——POS中心点以及平面的法向量表示；车辆行驶过程中，三维激光移动测量系统的POS系统的姿态信息可以用三个角度表达，绕参考坐标系Z轴旋转角，绕X轴旋转角ω,以及绕Y轴旋转角κ；定义POS平面为测量系统所在的平面，将POS平面由坐标系的XOY平面绕X轴旋转ω,以及绕Y轴旋转角κ得到，等效于XOY平面的法向量（0，0，1）经过上述旋转操作后，获取每一扫描圈POS平面的法向量N_i；POS中心点O的坐标值（XO,YO,ZO）由GPS系统定位获取，由此确定POS平面方程表达式。

本发明的方法步骤2中所述的任意第i扫描圈中包含的任意点j的三维坐标点(X_ij,Y_ij,Z_ij)，则第i扫描圈中第j个点与当前圈POS中心(X_i0,Y_i0,Z_i0)连线，可以获取三维向量V_ij，，得到V_ij=(X_ij-X_i0,Y_ij-Y_i0,Z_ij-Z_i0)，计算V_ij与N_i的夹角θ_ij，判断θ_ij是否大于角度阈值T_A，设T_A为90度。

本发明的方法步骤3中所述的计算每一扫描圈中被初步判定为路面点的三维点P，到该圈的POS平面的距离，通过三维空间点到面的距离公式①求得：