[发明专利]基于激光扫描离散点强度梯度的道路标线自动化提取方法

权利要求书

1.基于激光扫描离散点强度梯度的道路标线自动化提取方法，其特征是，包括步骤：

步骤1，利用高程信息从激光点云中提取地面点，采用RANSAC法对地面点进行拟合，获得路面点集；

步骤2，采用中值滤波器对路面点集中路面点进行滤波；

步骤3，分别计算路面点集内各路面点的强度梯度，具体为：

对各路面点分别进行：

利用KD树搜索当前路面点的k邻域点，分别计算当前路面点到各邻域点的强度方向导数；根据强度方向导数和强度梯度的关系，采用最小二乘法估计当前路面点的强度梯度；

步骤4，根据路面点的强度梯度，采用全局聚类法将路面点集内路面点聚类为强度梯度较大和强度梯度较小的两类路面点，将强度梯度较大的路面点作为种子点；

步骤5，对各种子点分别进行如下：对当前种子点P'，找出同时满足如下条件的其他种子点P_o，P以及P到P_o上的所有路面点即标线点；所述的条件为：①P_o位于P'的强度梯度方向上；②P_o与P'的距离在预设的标线宽度范围内；③P_o与P'的强度梯度方向相反。

2.如权利要求1所述的基于激光扫描离散点强度梯度的道路标线自动化提取方法，其特征是：

步骤1具体为：

步骤1.1，对激光点云进行二维格网划分，对各格网分别进行：记录格网的最低高程，将格网中与最低高程的高程差不大于高程阈值的激光点标记为地面点；高程阈值为经过验证的经验值；

步骤1.2，任取三个地面点，使用RANSAC法进行拟合，获得拟合平面及拟合误差，将拟合误差小于预设阈值的拟合平面内所有数据点标记为局内点，对拟合误差小于预设阈值的各拟合平面分别进行：计算局内点的外包凸多边形，外包凸多边形的面积即拟合平面的面积；

步骤1.3，多次重复步骤1.2，选取法向与竖直方向近似平行且面积最大的拟合平面，将该拟合平面内所有局内点作为路面点；所述的近似平行指法向与竖直方向的夹角的余弦值大于0.8。

3.如权利要求1所述的基于激光扫描离散点强度梯度的道路标线自动化提取方法，其特征是：

步骤2具体为：

对路面点集中路面点建立KD树索引结构，对各路面点分别进行：

利用KD树搜索当前路面点的k邻域点，按强度对邻域点排序得邻域点序列，以邻域点序列的中值强度作为当前路面点滤波后的强度。

4.如权利要求1所述的基于激光扫描离散点强度梯度的道路标线自动化提取方法，其特征是：

步骤3中，当前路面点I_P到邻域点的强度方向导数其中：

I_P与分别表示当前路面点P和邻域点Q_i的强度；

表示P和Q_i间的向量模。

5.如权利要求1所述的基于激光扫描离散点强度梯度的道路标线自动化提取方法，其特征是：

步骤3中，所述的强度方向导数和强度梯度的关系为：其中：

表示当前路面点的强度梯度；

表示当前路面点到第i个邻域点的强度方向导数；

k是当前路面点P的邻域点数量；

f_x和f_y分别表示当前路面点P在x与y方向的强度偏导数，f_x和f_y为自变量；

与分别表示的x坐标与y坐标，为与当前路面点和第i个邻域点间向量方向相同的单位向量。

6.如权利要求1所述的基于激光扫描离散点强度梯度的道路标线自动化提取方法，其特征是：

步骤4中，采用全局聚类法将路面点集内路面点聚类为强度梯度较大和强度梯度较小的两类路面点，进一步包括：

步骤4.1，随机选取两个路面点，将路面点的梯度强度分别作为两类的中心梯度强度；

步骤4.2，将其他各路面点分配到与其梯度强度差值最小的中心梯度强度所在类；

步骤4.3，将各类中路面点的梯度强度平均值作为该类的中心梯度强度，重复执行步骤4.2～4.3，直至本次和上次的聚类结果相同。