[发明专利]一种道路中心线提取方法

权利要求书

1.一种道路中心线提取方法，具体步骤如下，其特征在于：

（1）根据道路面获取街区，街区指被道路所包围的区域；

其中根据道路面获取街区的具体步骤如下：

（1-1）对道路面进行求反操作获取街区；

（1-2）获取道路面的外围边界；

（2）获取每个街区的相邻街区；

其中获取每个街区的相邻街区的具体步骤如下：

（2-1）获取各个街区一定范围内的近邻街区及街区轮廓上与近邻街区轮廓距离最近的最近邻点，并从近邻街区中排除不相邻的街区从而得到相邻街区；

（2-2）同理，获取外围边界的相邻街区及最近邻点；

（3）对所述相邻街区按逆时针方向排序；

其中所述相邻街区按逆时针方向排序的具体步骤如下：

（3-1）对街区上的对应相邻街区的最近邻点，按对应街区轮廓上位置及其轮廓的矢量化方向进行排序；

（3-2）若矢量数据以顺时针方向组织，则对排序结果进行倒序；若矢量化数据以逆时针方向组织，则不对排序结果进行变动；按照排序结果构成以逆时针方向排序的相邻街区循环链表；

（4）筛选出所述相邻街区中与原街区间存在共享道路即通过线面拓扑关联的街区；

其中，筛选出所述相邻街区中与原街区间存在共享道路即通过线面拓扑关联的街区的具体步骤如下：

（4-1）取某街区与其相邻街区中的一个街区，并构成相互对应街区间一对最近邻点之间的连线；

（4-2）获取该相邻街区在循环链表中的前趋街区及后继街区，并获取连线线段至前趋街区及后继街区的距离；

（4-3）若上述前趋街区及后继街区的距离均小于连线长度，则判断该相邻街区与对应间不存在道路，将该相邻街区从原街区的相邻街区集合中剔除，获得仅存在街区间存在道路的相邻街区集合；

（5）根据街区间是否存在共享道路构建路网多边形弧段拓扑，并生成初始中心线；

其中根据街区间是否存在道路构建路网多边形弧段拓扑，并生成初始中心线的具体步骤如下：

（5-1）根据所述相邻街区集合，判断街区间是否已经生成路段，若已生成，则不重复生成；若街区间未生成路段，获取街区、相邻街区、相邻街区的前趋及后继街区的轮廓边界形状以及街区与相邻街区的最近邻点；

（5-2）以生成路段两侧街区对应的最近邻点连线中点为圆心，连线长度一半为半径，以连线中垂线为起始角度，采用二分法对角度进行划分直至圆上某点到两侧街区的距离相等，以圆上满足条件的两点为新的圆心，半径不变，重复前一步骤直至圆心至相邻街区与至前趋及后继街区的距离之差的绝对值小于该半径，得到所有圆心的位置坐标；

（5-3）以逆时针方向对上述所有圆心进行排序，按顺序连接圆心点，生成初始中心线；

（6）根据所述初始中心线对多边形弧段拓扑进行修正；

其中根据所述初始中心线对多边形弧段拓扑进行修正的具体步骤如下：

（6-1）判断初始中心线是否存在与街区形状相交的错误；

（6-2）根据上述发现的错误修改相邻街区循环链表，修正路网多边形弧段拓扑；

（7）根据所述修正后的多边形弧段拓扑构建点线面之间的完整拓扑并重新生成中心线；

其中根据所述修正后的多边形弧段拓扑构建点线面之间的完整拓扑并重新生成中心线的具体步骤如下：

（7-1）若街区A与其某个相邻街区B间未生成路段，则添加一个新的路段L，方向为沿A的逆时针方向，记录L的左街区为A，右街区为B，重复直至所有相邻街区间都存在路段；

（7-2）若街区A的某个相邻街区B未标记，则添加一个新的交叉口J，J代表AB之间路段L0沿A逆时针方向的终点，并将L0添加至J的邻接路段集合O中，若L的左街区为A，则设定L的终点为J，反之起点为J，设初始街区为A，当前街区为A，目标街区为A沿逆时针方向的下个街区C，标记C中相邻街区A，并添加CA间路段L1至O中，判断L1与J的关系，并设当前街区为C,重复直至目标街区等于初始街区，代表J的相邻路段已全部添加；

（7-3）重复上一步直至所有相邻街区间被标记，算法结束，街区、路段、交叉路口拓扑关系及中心线完成生成过程；

（8）在交叉口处对中心线进行修整；

其中在交叉口处对中心线进行修整的具体步骤如下：

（8-1）以距离变化趋势与角度趋势判断中心线上到交叉口停止线最近的追踪点；

（8-2）根据路段沿追踪点的延长线相交形成角度判断交叉口处路段是否延续；

（8-3）若交叉口附近存在1对连续路段，即为T型路口， 或2对连续路段，即为十字路口，十字路口取相连路段交点为交叉口中心，T型路口取不相连路段的延长线与相连路段的交点为交叉口中心，其他情况取延长线构成多边形的中心为交叉口中心；

（8-4）连接交叉口中心与追踪点，并与追踪点截取的道路中心线合并，得到完整的道路中心线数据。