[发明专利]一种多尺度道路网M-N匹配模式的判定方法

说明书

本发明涉及电子地图导航技术领域，且公开了一种多尺度道路网M‑N匹配模式的判定方法，包括利用待匹配路段的距离、方向和长度等几何约束的差异性指标分别计算出一个初始匹配概率矩阵，再根据各几何约束性指标的权重计算得到最终概率矩阵。本发明通过向候选匹配路径N正投影虚拟结点，巧妙的将M:N匹配模式转化为多个1:1或者1:M匹配模式进行处理，并由此判定虚拟路径M与候选匹配路径N的匹配模式，最终实现对M:N匹配模式的补充与完善，解决了因道路拓宽、新建交叉路口、立交桥交叉路口匹配等路网物理变化引发的较复杂的多尺度的M:N(多对多)匹配模式判定的问题，进一步完善了因不同比例尺道路网带来较多的M:N匹配模式所需的解决方案。

技术领域

本发明涉及电子地图导航技术领域，具体为一种多尺度道路网M-N匹配模式的判定方法。

背景技术

依靠数据更新驱动的多尺度导航电子地图中路网数据的现势性是移动位置服务供应商向用户提供良好表现的导航电子地图的重要保障。多尺度导航电子地图更新中路网变化信息的识别和提取很大程度上取决于新旧版本路网数据库中对应的多尺度路网表达目标的匹配，其匹配精度会直接影响多尺度数据更新的准确率。从局部最优角度，路网匹配算法可以分为缓冲区算法、迭代最邻近点算法、结构拓扑法等，这些匹配算法虽然可以融合多个匹配条件，但得到的匹配结果可能仅在其局部阈值范围内是合理的，也即是只能达到部分最优的效果，甚至从全局整体的角度而言可能匹配结果是错误的。而实际上，路网匹配往往需要考虑更多的是整体匹配的效果，需要在局部最优的前提下，使路网匹配达到整体最优，对此，现有技术引入计算机视觉和模式识别领域常用的图匹配算法——概率松弛匹配方法，结合路网要素的位置、形状等指标，通过迭代匹配概率矩阵的方法力图使路网匹配达到整体最优。

上述概率松弛匹配方法在计算效率和匹配精度方面优于其它全局算法，但这类基于概率松弛法的研究目前存在以下问题：

(1)现有概率松弛法大都是从单一尺度的角度考虑路网目标的匹配，未顾及不同比例尺的道路网匹配；

(2)对初始概率计算时，仅从局部考虑了路段的长度、方向和距离等几何约束指标，未顾及具有空间关联的不同路网要素之间的相互影响。而导航电子地图系统所必须具备的路径规划与引导功能更加关注的是路网要素的拓扑连通性质，对拓扑约束指标的忽略极可能无法实现局部最优的匹配效果，也将对整体匹配精度和后续实际应用造成影响；

(3)已有研究仅考虑了1:0(一对无)、1:1(一对一)和1:M(一对多)匹配模式的设计与实现，但缺乏对由道路拓宽、新建交叉道路、立交桥交叉路口匹配等路网物理变化引发的较复杂的多尺度的M:N(多对多)匹配模式判定的研究，使得多尺度导航电子地图的实用性大大降低。

为此，提出一种多尺度道路网M-N匹配模式的判定方法，从兼顾全局和局部的角度出发，由局部角度顾及几何约束和拓扑约束，由全局角度完善M:N匹配模式，旨在改进概率松弛法，提高电子地图导航与路网匹配的精度。

发明内容

针对背景技术中提出的现有概率松弛法在计算过程中存在的不足，本发明提供了一种多尺度道路网M-N匹配模式的判定方法，具备补充与完善多尺度道路网M:N匹配模式、实现局部最优的匹配效果、提高整体匹配精度的优点，解决了上述背景技术中提出的因缺乏对多尺度道路网M:N匹配模式的解决方案、初始概率计算约束考虑单一的问题。

本发明提供如下技术方案：一种多尺度道路网M-N匹配模式的判定方法，包括利用待匹配路段的距离、方向和长度等几何约束的差异性指标分别计算出一个初始匹配概率矩阵，再根据各几何约束性指标的权重计算得到最终概率矩阵，包含以下步骤：

S1、所述初始匹配概率矩阵计算时新增拓扑约束性算子，并对所述拓扑约束性算子计算得到的初始匹配概率矩阵与距离、方向和长度计算得到的初始匹配概率矩阵依据权重计算得到最终匹配概率矩阵；