[发明专利]一种基于点云扫描线的斑马线角点提取方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于点云扫描线的斑马线角点提取方法及系统，其技术方案为：包括提取包含完整斑马线的点云，统计每个点云的回波反射强度值，计算最优点云二值化强度分割阈值；计算同一扫描线上相距最远的两个斑马线点云之间的水平距离，遍历所有扫描线以生成的频率分布直方图；滤除噪声点，获取位于斑马线长边附近的边缘点；通过对边缘点进行直线拟合获取斑马线的长边直线方程；创建扫描线移动判别窗口以遍历所有扫描线，获取斑马线首尾边缘处的扫描线，通过对目标扫描线上点云进行直线拟合得到直线方程；根据获取的直线结合斑马线的矩形特征，计算斑马线的角点坐标。本发明实现斑马线点云与非斑马线点云的有效分离，克服了噪声点云干扰的问题。

技术领域

本发明涉及路面标线检测技术领域，尤其涉及一种基于点云扫描线的斑马线角点提取方法及系统。

背景技术

斑马线是城市管理与建设的重要基础设施，斑马线的自动识别与提取在城市基础地理信息更新中具有重要意义，可大幅提高数据更新效率，为智慧城市的管理奠定基础；同时随着无人驾驶技术的发展，道路标线的自动化识别与提取已成为刚需。考虑到斑马线的几何形状多为规则矩形，因此，斑马线角点的定位与识别就变得至关重要。

目前，国内外对于道路标线的检测正在实现由人工测量到车载移动测量的转变。这种转变大大减少了外业工作强度，可以在不影响行车安全的情况下快速获取海量路面点云数据，为公路养护管理提供数据支撑。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有方法存在如下不足：斑马线信息的提取多采用图像法，此类方法结合数字图像处理技术分离出斑马线像元，从而对斑马线进行定位，但受制于图像自身的分辨率，且精度不高。此外，其他基于点云提取斑马线的方法也极易受到噪声点的干扰，影响提取结果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于点云扫描线的斑马线角点提取方法及系统，实现了斑马线点云与非斑马线点云的有效分离，以点云扫描线为基本研究单元，结合频率分布直方图进行统计分析，剔除了无效的扫描线，最终保留了位于斑马线长边之上的点云对其进行直线拟合成功定位斑马线长边，有效克服了噪声点云干扰的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种基于点云扫描线的斑马线角点提取方法，包括：

提取包含完整斑马线的点云，统计每个点云的回波反射强度值，并计算最优点云二值化强度分割阈值，以区分斑马线点云与非斑马线点云；

计算同一条扫描线上相距最远的两个斑马线点云之间的水平距离，遍历所有扫描线以生成的频率分布直方图；滤除噪声点，获取位于斑马线长边附近的边缘点；通过对边缘点进行直线拟合获取斑马线的长边直线方程SL1、SL2；

创建扫描线移动判别窗口以遍历所有扫描线，获取斑马线首尾边缘处的扫描线，通过对目标扫描线上的点云进行直线拟合得到扫描线所在直线方程L1、L2；

根据获取的直线结合斑马线的矩形特征，计算斑马线的角点坐标。

作为进一步的实现方式，首先将所有点云的回波反射强度值归一化到设定强度区间内，统计强度区间中每个强度值在点云集合内出现的频数，同时计算每个强度值的频率；

然后遍历所述强度区间，将每次遍历结果作为临时分割阈值t；当分隔阈值为t时，计算类间方差g。

作为进一步的实现方式，当且仅当类间方差g取得最大值时，其对应的回波反射强度值即为最优二值化分割阈值T；当点云的回波反射强度值大于T时，则认为是斑马线点云，反之，认为是非斑马线点云。

作为进一步的实现方式，对目标点云采用RANSAC算法进行直线拟合，得到斑马线长边方程SL1、SL2；以斑马线长边为约束，创建包含k条相邻扫描线的移动判别窗口，窗口以k条扫描线为步长并沿着扫描线索引i d增大的方向移动。