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基于道路形态分析的道路边界提取

机器人 2016年第3期38卷 322-328页

作者：刘健梁华为梅涛王智灵吴毅华杜明博邓耀中国科学技术大学自动化系安徽合肥230027 中国科学院合肥物质科学院应用技术研究所安徽合肥230088 国网安徽省电力公司马鞍山供电公司安徽马鞍山243000

基于障碍物栅格图的道路边界检测目前主要通过对道路区域或符合边界特征的种子点进行生长来实现.但这些算法易受路内障碍物的干扰,其主要原因在于道路形态信息的缺失,包括道路趋势信息和道路宽度分布信息.为此,本文通过对障碍物栅格图... 详细信息

基于障碍物栅格图的道路边界检测目前主要通过对道路区域或符合边界特征的种子点进行生长来实现.但这些算法易受路内障碍物的干扰,其主要原因在于道路形态信息的缺失,包括道路趋势信息和道路宽度分布信息.为此,本文通过对障碍物栅格图进行距离变换获得道路的趋势信息,同时通过构建道路的宽度分布直方图来获取道路宽度分布信息.在此基础上,完成道路边界种子点的提取,接着通过区域生长获取完整的道路边界点,最后进行二次曲线拟合得到完整的道路边界形状.实验证明,本文方法对车流量较大环境下的道路边界提取具有较高的鲁棒性和准确性.

关键词：障碍物栅格图道路边界提取道路趋势分析道路宽度分布

车载LiDAR点云数据在线路工程道路边界提取中的应用

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测绘技术装备 2023年第3期25卷 116-121页

作者：沈建华杭州同济测绘有限公司浙江杭州311100

传统线路工程测量采用全站仪或全球导航卫星系统(GNSS)逐点获取相关道路点位,再绘制相应的线路测绘成果,工程效率相对较低,无法获得整个路面及附属设施的相关信息,细节表现相对较差,且一次测绘后无法再加工获得多样化成果。为解决上述问... 详细信息

传统线路工程测量采用全站仪或全球导航卫星系统(GNSS)逐点获取相关道路点位,再绘制相应的线路测绘成果,工程效率相对较低,无法获得整个路面及附属设施的相关信息,细节表现相对较差,且一次测绘后无法再加工获得多样化成果。为解决上述问题,本文提出一种应用于线路工程测量道路边界的自动提取方法,利用高精度车载激光雷达(LiDAR)进行道路扫描,一次性获取整条道路高精度三维点云数据,并采用试验区进行试验和精度评定。结果表明,基于车载LiDAR点云数据的道路边界提取方法可满足线路工程测绘的精度要求,极大地提高了传统线路工程测绘的作业效率,可为点云地物提取及传统线路工程测量、竣工测量等提供参考。

关键词：车载激光雷达点云线路工程道路边界提取全球导航卫星系统

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车载雷达点云的结构化道路边界提取方法

河南科技大学学报（自然科学版） 2018年第4期39卷 57-62页

作者：孔栋王晓原孙亮王方陈晨山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为了提高结构化道路边界检测的准确性与鲁棒性,结合非参数变点统计方法,提出了一种基于32线激光雷达三维点云的道路边界提取算法。基于结构化道路区域和非道路区域存在一定高程跳变特征,该算法利用非参数变点统计,对激光雷达扫描的道路... 详细信息

为了提高结构化道路边界检测的准确性与鲁棒性,结合非参数变点统计方法,提出了一种基于32线激光雷达三维点云的道路边界提取算法。基于结构化道路区域和非道路区域存在一定高程跳变特征,该算法利用非参数变点统计,对激光雷达扫描的道路环境三维点云数据中突变的z坐标值进行标记,并提取对应的候选道路边界点(x,y)。利用道路边界方向的最大期望(EM)聚类算法,对候选道路边界点进行聚类去噪。利用最小二乘法拟合道路边界,在不同光照条件下的校园结构化直、弯道路环境进行实车实验,统计直道1 030帧数据和弯道650帧数据。仿真结果表明:算法识别准确性较高且检测距离达18 m,耗时约28 ms,可满足智能车实时性要求。

关键词：智能车激光雷达点云非参数变点统计道路边界提取

基于三维激光雷达的越野环境无人车局部地图重建及道路边界提取研究

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基于三维激光雷达的越野环境无人车局部地图重建及道路边界提取研...

作者：刘晓楠北京理工大学

学位级别：硕士

无人车对周围环境的感知理解是保证其正确路径规划的前提。与结构化环境相比,越野环境中障碍物复杂多变且杂乱无序,并且越野环境颠簸的路面也给无人车环境感知带来更大的挑战性。在无人车所使用的传感器中,三维激光雷达由于其测距精度... 详细信息

无人车对周围环境的感知理解是保证其正确路径规划的前提。与结构化环境相比,越野环境中障碍物复杂多变且杂乱无序,并且越野环境颠簸的路面也给无人车环境感知带来更大的挑战性。在无人车所使用的传感器中,三维激光雷达由于其测距精度高、检测范围大、鲁棒性强等优势,在无人车环境感知中起的作用越来越重要。因此,本文主要面向无人车越野环境下激光雷达环境感知过程中的关键问题进行研究。通过融合历史检测信息来改善激光雷达漏检、误检情况,提高检测精度。针对复杂颠簸的越野环境的感知需求,选用局部高程地图来描述环境信息。对由INS/GPS组成的组合导航系统输出的六自由度位姿信息和车辆底层的前轮偏角、车速信息进行基于扩展卡尔曼滤波算法的车辆运动估计。利用滤波结果将三维激光点云数据转换至局部水平坐标系下,以消除车辆颠簸以及车辆高度变化对激光点云数据的干扰,并为下一步的前后帧高程地图匹配做降维预处理。在运动位姿的基础上利用栅格化迭代最近邻点算法（G-ICP）实现前后帧高程地图的精确配准,并利用时间域上的均值滤波完成当前局部水平坐标系下局部高程地图的更新。本文提出了一种基于道路方向检测和二次曲线拟合的道路边界实时提取算法。首先利用光束模型统计障碍栅格地图各个方向的可通行距离,并构建归一化道路通行评价指数,将评价指数超过阈值的射线方向进行邻域聚类,每一个聚类结果都为一个道路方向,取聚类内所有射线角度的平均值作为该道路的方向角度。针对岔路口环境,基于路网匹配选择期望道路方向,在障碍栅格地图中沿着当前道路方向左右两侧寻找最近障碍点分别作为左右两侧道路边界的种子点,利用RANSAC算法进行道路左右两侧的二次曲线拟合,最后利用粒子滤波算法对道路边界进行更新,以提高道路上存在干扰或道路边界中断情况下算法的稳定性。以“北理慧动一号”无人车为实验平台,在真实环境下做了大量测试,验证了算法的准确性和鲁棒性。最后,本文总结了主要工作和贡献,并对下一步研究工作进行了展望。

关键词：无人车越野环境三维激光雷达运动估计局部地图重建道路边界提取

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无人机遥感下城市道路边界高效提取仿真

计算机仿真 2024年第6期41卷 93-97页

作者：孔玉霞王建华辽宁科技学院资源与土木工程学院辽宁本溪117004 桂林理工大学广西桂林541006

城市道路环境通常是大规模且复杂的,使得无人机采集图像中的影子和模糊等因素会导致道路边界的模糊或不清晰,使得精确提取变得困难。为此提出基于无人机遥感的城市道路边界高精度提取。利用无人机遥感设备采集城市道路遥感图像,对其实... 详细信息

城市道路环境通常是大规模且复杂的,使得无人机采集图像中的影子和模糊等因素会导致道路边界的模糊或不清晰,使得精确提取变得困难。为此提出基于无人机遥感的城市道路边界高精度提取。利用无人机遥感设备采集城市道路遥感图像,对其实施色调-饱和度-亮度(Hue Saturation Value, HSV)色彩空间变换、反射率转换、图像配准和融合处理,去除图像噪声,提高其清晰度;利用简单线索化迭代聚类(Simple Linear Iterative Clustering, SLIC)超像素分割算法分割遥感图像中的道路和非道路像素区域;通过多元局部二值模式(Local Binary Patterns, LBP)特征提取方法实现城市道路边界的高精度提取。实验结果表明,所提方法在提高遥感图像清晰度和去除图像噪声干扰的同时,具有较高的道路边界提取精度和提取效率,边界提取所用时间仅为2.74ms。

关键词：无人机遥感图像处理超像素分割多元局部二值模式特征道路边界提取

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基于激光点云的道路可通行区域检测方法

计算机工程 2022年第4期48卷 22-29页

作者：宁小娟巩亮张金磊西安理工大学计算机科学与工程学院西安710048

以车载激光雷达获取的点云数据为研究对象,针对无人车道路环境感知的关键技术展开研究。为解决无人驾驶中道路可通行区域检测存在的地面不平整、缓坡、障碍物单一等问题,提出基于激光点云数据的道路可通行区域检测方法。通过基于分段校... 详细信息

以车载激光雷达获取的点云数据为研究对象,针对无人车道路环境感知的关键技术展开研究。为解决无人驾驶中道路可通行区域检测存在的地面不平整、缓坡、障碍物单一等问题,提出基于激光点云数据的道路可通行区域检测方法。通过基于分段校准的RANSAC算法进行地面分割,解决地面不平整导致的欠分割问题。使用多特征复合判据,利用基于体素化的DBSCAN聚类算法和基于结构特征的障碍物识别方法完成障碍物的分割与识别。结合道路结构以及数据高程突变特征,提取道路边界候选点并拟合得到完整的道路边界线。将道路区域栅格化,根据道路边界悬空障碍物判断并更新可通行区域,实现可通行区域的准确检测。实验结果表明,该方法在复杂道路场景中的边界检测准确率高于95%,可有效检测出障碍物及道路的可通行区域,具有良好的实时性与鲁棒性。

关键词：无人驾驶分段校准障碍物分割与识别道路边界提取可通行区域

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基于激光雷达的结构化道路障碍物检测方法

中国惯性技术学报 2023年第6期31卷 593-600,619页

作者：王亚波靳玉良张亚范世伟于飞武汉第二船舶设计研究所武汉430205 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院哈尔滨150001

针对传统激光雷达障碍物检测地面分割不充分和固定阈值聚类效果不佳等问题,提出了一种低速行驶状态下改进的结构化道路障碍物检测方法,包括点云数据预处理、点云分割、道路边界提取、点云聚类四个方面。首先获取雷达点云数据并进行预处... 详细信息

针对传统激光雷达障碍物检测地面分割不充分和固定阈值聚类效果不佳等问题,提出了一种低速行驶状态下改进的结构化道路障碍物检测方法,包括点云数据预处理、点云分割、道路边界提取、点云聚类四个方面。首先获取雷达点云数据并进行预处理;接着将栅格图法和RANSAC算法相结合实现地面点云分割,改善分割效果;然后利用几何特征提取道路边界点,基于邻近栅格信息和边界连续性精细化提取结果;最后引入自适应阈值对DBSCAN聚类算法进行改进,提高聚类准确率。利用KITTI数据集验证算法可行性,实验结果表明所提算法能够实现对于结构化道路边界的准确提取,地面点云分割和道路障碍物检测的准确率均可达到80%以上,与固定阈值相比,效果得到改善。

关键词：激光雷达点云分割点云聚类道路边界提取障碍物检测

基于激光点云的露天矿高精地图自动构建技术研究

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基于激光点云的露天矿高精地图自动构建技术研究

作者：王卓中南大学

学位级别：硕士

露天矿山不断推进智能化、少人无人化的建设,诸多业务场景如无人运输、车铲协同、生产调度、安全管控等均需要矿山地图的支撑。本文设计研究的一种面向数据制作和交换的通用化露天矿高精地图数据模型Open Pit-Map,有助于用一张高精地图... 详细信息

露天矿山不断推进智能化、少人无人化的建设,诸多业务场景如无人运输、车铲协同、生产调度、安全管控等均需要矿山地图的支撑。本文设计研究的一种面向数据制作和交换的通用化露天矿高精地图数据模型Open Pit-Map,有助于用一张高精地图满足诸多的业务场景需求,提高矿山综合管控的能力。其次研究的基于激光点云数据的高精度路网自动构建技术,实现了道路区域点云自动提取、道路边界自动提取、道路边界线自动生成的算法,实现了一种精细化露天矿道路可行驶区域和道路网络的自动构建,有助于提高露天矿山高精地图的构建效率。具体的研究工作如下:(1)提出了一种面向矿山生产、运输、安全、调度等方面的通用化露天矿山高精地图数据模型Open Pit-Map。详细定义了高精地图数据模型中的要素和属性。主要包括几何点、路网地图、爆堆、产出元素、产出物料、台阶线、安全警戒范围、区域位置等要素信息。阐述了数据模型的四种应用场景,包括生产作业协同与入换场景、无人运输与安全交管场景、生产调度与路径规划场景、安全警戒与实时路况场景。(2)提出了一种基于激光雷达的露天矿点云模型进行道路区域自动提取的方法,并设计了道路区域提取精度的评价方法。包括建立的露天矿山仿真模型,完整的还原矿山的地形地貌和场景特征。在场景中规划行驶路线模拟车载激光雷达采集数据。基于LOAM-SLAM算法建立采集区域的点云模型。总结了露天矿山道路的几何特征、属性特征以及设计参数。使用了结合法向量和曲率特征的区域生长法进行矿区全局点云的聚类,根据聚类特征提出了对道路区域点云进行分离提取的方法。采用正确提取率和误提取率,结合可视化结果对比图,对不同参数下的道路点云提取效果进行了对比分析。(3)提出了一种复杂不规则道路边界的自动生成方法。包括三维点云的边界点的自动提取和基于改进邻近搜索排序算法的边界线的自动生成。基于局部拟合法的三维边界提取很好的保留了点云的三维特征,并进行了参数优化选择。改进邻近搜索排序算法解决了复杂不规则道路边界的自动生成,并且道路边界线没有交叉情况,在点云数量大的情况下,依然具有准确的效果。图60幅,表8个,参考文献73篇

关键词：露天矿山激光点云数据模型道路可行驶区域提取道路边界提取区域生长

OSM辅助的车载激光点云道路三维矢量边界提取

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测绘科学技术 2018年第2期6卷 128-140页

作者：韩婷杨必胜袁鹏飞梁福逊武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉

高精度的三维道路信息在智能交通、城市规划与管理等领域具有重要的作用。车载激光点云数据包含了道路及其周围地物的三维信息,但存在数据量大、场景复杂和地物遮挡等问题,为道路边界信息的准确提取带来挑战。OpenStreetMap (OSM)作为... 详细信息

高精度的三维道路信息在智能交通、城市规划与管理等领域具有重要的作用。车载激光点云数据包含了道路及其周围地物的三维信息,但存在数据量大、场景复杂和地物遮挡等问题,为道路边界信息的准确提取带来挑战。OpenStreetMap (OSM)作为一种众源数据,提供了基础道路信息。本文提出一种基于OSM数据辅助,从车载激光点云数据中提取道路三维边界的方法。首先分析车载点云的空间分布特征,构建车载点云特征图,然后以OSM数据作为初始位置,通过改进的活动轮廓模型算法进行道路边界提取,得到三维矢量道路边界。本文采用StreetMapper数据进行实验,结果表明,本文提出的算法能够修复点云缺损导致的边界信息缺失,准确且完整的提取道路三维边界信息,具有较强的稳健性和适用性。

关键词： OpenStreetMap 车载激光点云道路边界提取点云特征图活动轮廓模型