面向三维地图构建的车道线高程赋值方法及系统与流程

1.本发明涉及计算机技术领域，具体地，涉及面向三维地图构建的车道线高程赋值方法及系统。


背景技术：

2.三维车道线的生成对自动驾驶车辆在高速公路上的稳定安全行驶具有重要意义。目前，在生成三维车道线时，通常采用的方式为：基于神经网络的方法，或基于逆透视变换的方法对所提取的车道线特征点进行融合，生成三维车道线。
3.专利文献cn14399589b(申请号：202111559976.9)公开了三维车道线生成方法、装置、电子设备和计算机可读介质。该方法的一具体实施方式包括：对预先获取的第一道路图像和第二道路图像分别进行车道线特征点提取，得到第一特征点序列集和第二特征点序列集；得到第一拟合曲线方程组集合和第二拟合曲线方程组集合；生成反投影圆锥交线方程组集合；得到三维采样点坐标序列组集合；对三维采样点坐标序列组集合中的每个三维采样点坐标序列组中的每个三维采样点坐标序列中的各个三维采样点坐标进行投影处理以生成投影坐标序列，得到投影坐标序列组集合；得到目标采样点坐标序列组集合；生成三维车道线方程组。该实施方式可以提高生成的三维车道线方程的准确度。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种面向三维地图构建的车道线高程赋值方法及系统。
5.第一方面，本发明提供了一种面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，包括：
6.步骤s1：采集待构建地图的点云数据并处理，生成平面地图；
7.步骤s2：对平面地图中的车道边界线进行高程赋值，对高程赋值后的车道边界线沿线方向进行高程平滑处理；
8.步骤s3：对平面地图中的车道中心线进行高程赋值，对高程赋值后的车道中心线沿线方向进行高程平滑处理；
9.步骤s4：对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理；
10.步骤s5：对车道边界线和车道中心线沿线方向进行高程再平滑处理；
11.步骤s6：对多条线要素交点处进行高程一致性处理。
12.优选地，所述步骤s2采用：
13.步骤s2.1：确定当前要进行高程赋值的车道边界线的线要素折点，搜索当前线要素折点预设范围内的点云，当点云到当前线要素折点的距离小于距离阈值a时，则将当前满足条件的点云高程赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值a小于距离阈值b时，则将当前满足条件的点云的高程按反距离加权平均的原则赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值b时，则当前线要素折点高程暂不赋值；
14.步骤s2.2：当线要素折点的高程值为空时，则对当前高程值为空的线要素折点进行高程填充处理；
15.步骤s2.3：对于所有高程赋值后的车道边界线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理；
16.步骤s2.4：对多条车道边界线要素前后衔接处进行高程平滑处理。
17.优选地，所述步骤s2.2采用：对于处于线要素折点中间位置的高程空洞，则选择上下游相邻的折点高程值作为高程基准，按距离插值得到空洞处的高程值；对于处于线要素两端的高程空洞，则选取最邻近折点的高程值，并利用最邻近折点的高程值进行赋值。
18.优选地，所述步骤s2.4采用：取前后衔接处两条线要素的折点高程的平均值赋给上游线要素的尾点和下游线要素的首点，经过前后衔接处高程一致性处理，两线前后衔接处的高程保持一致，再将所有具有前后衔接关系的高程统一进行平滑处理，平滑处理后再拆分，得到前后衔接处高程平滑的过度的线要素。
19.优选地，所述步骤s3采用：
20.步骤s3.1：经过平滑处理后的车道边界线，将线要素折点高程作为输入值用于车道中心线折点的高程赋值；
21.步骤s3.2：对于所有高程赋值后的车道中心线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理。
22.优选地，所述步骤s3.1采用：对于每个车道中心线折点，选取其左右边界线距离最近的折点高程各一个，取其平均值作为当前车道中心线折点的高程值；当当前车道中心线折点只有一条边界线时，则车道中心线折点的高程值等于当前边界线上距离最近的折点的高程值。
23.优选地，所述步骤s4采用：通过垂直于线要素方向的平滑算法，对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理。
24.优选地，所述步骤s5采用：对车道边界线和车道中心线，使用预设尺寸的滑动窗口，对高程值进行滑动平均处理，用于减小高程值的跳变。
25.优选地，所述步骤s6采用：
26.步骤s6.1：对于多条线要素交点处，取每条线要素端点的高程，将其平均值赋给每条线的端点；
27.步骤s6.2：每条线从交点处向前反推n个折点，通过线性插值对每个折点的高程重新赋值，保证高程的平滑过渡。
28.第二方面，本发明提供了一种面向三维地图构建的车道线高程赋值系统，包括：
29.模块m1：采集待构建地图的点云数据并处理，生成平面地图；
30.模块m2：对平面地图中的车道边界线进行高程赋值，对高程赋值后的车道边界线沿线方向进行高程平滑处理；
31.模块m3：对平面地图中的车道中心线进行高程赋值，对高程赋值后的车道中心线沿线方向进行高程平滑处理；
32.模块m4：对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理；
33.模块m5：对车道边界线和车道中心线沿线方向进行高程再平滑处理；
34.模块m6：对多条线要素交点处进行高程一致性处理。
35.优选地，所述模块m2包括：
36.模块m2.1：确定当前要进行高程赋值的车道边界线的线要素折点，搜索当前线要素折点预设范围内的点云，当点云到当前线要素折点的距离小于距离阈值a时，则将当前满足条件的点云高程赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值a小于距离阈值b时，则将当前满足条件的点云的高程按反距离加权平均的原则赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值b时，则当前线要素折点高程暂不赋值；
37.模块m2.2：当线要素折点的高程值为空时，则对当前高程值为空的线要素折点进行高程填充处理；
38.采用：对于处于线要素折点中间位置的高程空洞，则选择上下游相邻的折点高程值作为高程基准，按距离插值得到空洞处的高程值；对于处于线要素两端的高程空洞，则选取最邻近折点的高程值，并利用最邻近折点的高程值进行赋值；
39.模块m2.3：对于所有高程赋值后的车道边界线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理；
40.模块m2.4：对多条车道边界线要素前后衔接处进行高程平滑处理；
41.采用：取前后衔接处两条线要素的折点高程的平均值赋给上游线要素的尾点和下游线要素的首点，经过前后衔接处高程一致性处理，两线前后衔接处的高程保持一致，再将所有具有前后衔接关系的高程统一进行平滑处理，平滑处理后再拆分，得到前后衔接处高程平滑的过度的线要素。
42.优选地，所述模块m3包括：
43.模块m3.1：经过平滑处理后的车道边界线，将线要素折点高程作为输入值用于车道中心线折点的高程赋值；
44.采用：对于每个车道中心线折点，选取其左右边界线距离最近的折点高程各一个，取其平均值作为当前车道中心线折点的高程值；当当前车道中心线折点只有一条边界线时，则车道中心线折点的高程值等于当前边界线上距离最近的折点的高程值
45.模块m3.2：对于所有高程赋值后的车道中心线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理。
46.优选地，所述模块m4采用：通过垂直于线要素方向的平滑算法，对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理；
47.所述模块m5采用：对车道边界线和车道中心线，使用预设尺寸的滑动窗口，对高程值进行滑动平均处理，用于减小高程值的跳变。
48.优选地，所述模块m6包括：
49.模块m6.1：对于多条线要素交点处，取每条线要素端点的高程，将其平均值赋给每条线的端点；
50.模块m6.2：每条线从交点处向前反推n个折点，通过线性插值对每个折点的高程重新赋值，保证高程的平滑过渡。
51.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
52.1、本发明通过三维点云，对车道线进行高程赋值，通过设置折点范围阈值，准确对折点进行高程赋值，同时赋值后的车道线平滑处理，能够获得平滑车道线；
53.2、本发明通过设置预设尺寸的滑动窗口，对高程值进行滑动平均处理，有效减小高程值的跳变；
54.3、通过设置沿线方向的再高程平滑处理，可以有效消除分界线处存在的明显高程差，保证车道线之间高程的平滑过渡。
附图说明
55.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
56.图1为本发明的流程示意图；
57.图2为车道边界线及点云示意图；
58.图3为车道边界线高程赋值示意图；
59.图4为高程空洞填充示意图；
60.图5为原始的车道边界线纵切面示意图；
61.图6为平滑后的车道边界线纵切面示意图；
62.图7为具有前后衔接关系的线要素高程平滑纵切面示意图；
63.图8为车道中心线高程赋值示意图；
64.图9为垂直线方向高程平滑处理示意图；
65.图10为车道边界线和中心线横切面示意图；
66.图11为平滑后的车道边界线和中心线横切面示意图；
67.图12为三条线要素交点处高程一致性处理平面示意图。
具体实施方式
68.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
69.实施例1
70.根据本发明提供的一种面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，如图1所示，包括：
71.步骤s1：采集待构建地图的点云数据并处理，生成平面地图；
72.步骤s2：对平面地图中的车道边界线进行高程赋值，对高程赋值后的车道边界线沿线方向进行高程平滑处理；
73.在一个实施例中，所述步骤s2采用：
74.步骤s2.1：确定当前要进行高程赋值的车道边界线的线要素折点，搜索当前线要素折点预设范围内的点云，当点云到当前线要素折点的距离小于距离阈值a时，则将当前满足条件的点云高程赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值a小于距离阈值b时，则将当前满足条件的点云的高程按反距离加权平均的原则赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值b时，则当前线要素折点高程暂不赋值；
75.步骤s2.2：当线要素折点的高程值为空时，则对当前高程值为空的线要素折点进行高程填充处理；
76.步骤s2.3：对于所有高程赋值后的车道边界线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理；
77.步骤s2.4：对多条车道边界线要素前后衔接处进行高程平滑处理。
78.进一步的，所述步骤s2.2采用：对于处于线要素折点中间位置的高程空洞，则选择上下游相邻的折点高程值作为高程基准，按距离插值得到空洞处的高程值；对于处于线要素两端的高程空洞，则选取最邻近折点的高程值，并利用最邻近折点的高程值进行赋值。
79.进一步的，所述步骤s2.4采用：取前后衔接处两条线要素的折点高程的平均值赋给上游线要素的尾点和下游线要素的首点，经过前后衔接处高程一致性处理，两线前后衔接处的高程保持一致，再将所有具有前后衔接关系的高程统一进行平滑处理，平滑处理后再拆分，得到前后衔接处高程平滑的过度的线要素。
80.在本实施例中，通过设置折点范围阈值，准确对折点进行高程赋值，同时，针对高程空洞，选择上下游相邻的折点高程最为基准，按照距离插值进行补充，使得车道边界线和车道中心线上的高程较为合理。
81.步骤s3：对平面地图中的车道中心线进行高程赋值，对高程赋值后的车道中心线沿线方向进行高程平滑处理；
82.在一个实施例中，所述步骤s3采用：
83.步骤s3.1：经过平滑处理后的车道边界线，将线要素折点高程作为输入值用于车道中心线折点的高程赋值；
84.步骤s3.2：对于所有高程赋值后的车道中心线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理。
85.进一步的，所述步骤s3.1采用：对于每个车道中心线折点，选取其左右边界线距离最近的折点高程各一个，取其平均值作为当前车道中心线折点的高程值；当当前车道中心线折点只有一条边界线时，则车道中心线折点的高程值等于当前边界线上距离最近的折点的高程值。
86.步骤s4：对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理；
87.在一个实施例中，所述步骤s4采用：通过垂直于线要素方向的平滑算法，对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理。
88.步骤s5：对车道边界线和车道中心线沿线方向进行高程再平滑处理；
89.在一个实施例中，所述步骤s5采用：对车道边界线和车道中心线，使用预设尺寸的滑动窗口，对高程值进行滑动平均处理，用于减小高程值的跳变。
90.步骤s6：对多条线要素交点处进行高程一致性处理。
91.在一个实施例中，所述步骤s6采用：
92.步骤s6.1：对于多条线要素交点处，取每条线要素端点的高程，将其平均值赋给每条线的端点；
93.步骤s6.2：每条线从交点处向前反推n个折点，通过线性插值对每个折点的高程重新赋值，保证高程的平滑过渡。
94.实施例2
95.本发明还提供一种面向三维地图构建的车道线高程赋值系统，所述面向三维地图构建的车道线高程赋值系统可以通过执行所述面向三维地图构建的车道线高程赋值方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述面向三维地图构建的车道线高程赋值方法理解为所述面向三维地图构建的车道线高程赋值系统的优选实施方式。
96.根据本发明提高的一种面向三维地图构建的车道线高程赋值系统，包括：
97.模块m1：采集待构建地图的点云数据并处理，生成平面地图；
98.模块m2：对平面地图中的车道边界线进行高程赋值，对高程赋值后的车道边界线沿线方向进行高程平滑处理；
99.在一个实施例中，所述模块m2包括：
100.模块m2.1：确定当前要进行高程赋值的车道边界线的线要素折点，搜索当前线要素折点预设范围内的点云，当点云到当前线要素折点的距离小于距离阈值a时，则将当前满足条件的点云高程赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值a小于距离阈值b时，则将当前满足条件的点云的高程按反距离加权平均的原则赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值b时，则当前线要素折点高程暂不赋值；
101.模块m2.2：当线要素折点的高程值为空时，则对当前高程值为空的线要素折点进行高程填充处理；
102.采用：对于处于线要素折点中间位置的高程空洞，则选择上下游相邻的折点高程值作为高程基准，按距离插值得到空洞处的高程值；对于处于线要素两端的高程空洞，则选取最邻近折点的高程值，并利用最邻近折点的高程值进行赋值；
103.模块m2.3：对于所有高程赋值后的车道边界线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理；
104.模块m2.4：对多条车道边界线要素前后衔接处进行高程平滑处理；
105.采用：取前后衔接处两条线要素的折点高程的平均值赋给上游线要素的尾点和下游线要素的首点，经过前后衔接处高程一致性处理，两线前后衔接处的高程保持一致，再将所有具有前后衔接关系的高程统一进行平滑处理，平滑处理后再拆分，得到前后衔接处高程平滑的过度的线要素。
106.模块m3：对平面地图中的车道中心线进行高程赋值，对高程赋值后的车道中心线沿线方向进行高程平滑处理；
107.在一个实施例中，所述模块m3包括：
108.模块m3.1：经过平滑处理后的车道边界线，将线要素折点高程作为输入值用于车道中心线折点的高程赋值；
109.采用：对于每个车道中心线折点，选取其左右边界线距离最近的折点高程各一个，取其平均值作为当前车道中心线折点的高程值；当当前车道中心线折点只有一条边界线时，则车道中心线折点的高程值等于当前边界线上距离最近的折点的高程值
110.模块m3.2：对于所有高程赋值后的车道中心线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理。
111.模块m4：对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理；
112.在一个实施例中，所述模块m4采用：通过垂直于线要素方向的平滑算法，对车道边
界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理。
113.模块m5：对车道边界线和车道中心线沿线方向进行高程再平滑处理；
114.在一个实施例中，所述模块m5采用：对车道边界线和车道中心线，使用预设尺寸的滑动窗口，对高程值进行滑动平均处理，用于减小高程值的跳变。
115.模块m6：对多条线要素交点处进行高程一致性处理。
116.在一个实施例中，所述模块m6包括：
117.模块m6.1：对于多条线要素交点处，取每条线要素端点的高程，将其平均值赋给每条线的端点；
118.模块m6.2：每条线从交点处向前反推n个折点，通过线性插值对每个折点的高程重新赋值，保证高程的平滑过渡。
119.实施例3
120.实施例3是实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
121.高精度地图制作的前期流程中，所有处理逻辑和输出要素都是二维的。当车道边界线和车道中心线的平面几何处理流程和拓扑关系定义流程完成之后，将最邻近点云的高程值赋给上述几何要素，得到三维的车道边界线和车道中心线。
122.具体地，包括：
123.车道边界线初始高程赋值；
124.车道边界线是整个车道级高精度地图最基本也是最重要的要素，其高程值是车道中心线以及信号灯高程赋值流程中的输入要素，所以车道边界线的高程赋值是整个高精地图高程赋值流程中最基础也是最重要的一个流程。图2中线条是二维车道边界线，黑色点是三维点云。本流程的主要目的是将距离车道边界线各个折点最近的点云的高程值赋给该折点，对于周围一定范围内没有点云的车道边界线折点，则通过插值的方法赋予其高程值。
125.在本流程开始时，车道边界线被按距离进行加密，使车道边界线每个折点的距离相等，便于高程赋值及后续高程平滑处理。图3为车道边界线高程赋值示意图，其中直线代表车道边界线；直线上的空心圈代表车道边界线上具有相邻间隔的线要素折点；黑色实心圆点代表三维点云；虚线圆圈为高程赋值时，搜索点云的两个距离阈值的范围。
126.折点：是地理信息系统中线要素的基本构成单位，英文为vertex，地理信息系统中的线要素由有序的折点构成。
127.每个线要素折点的高程赋值流程如下：首先确定两个距离阈值a和b，且a远小于b。对于当前要进行高程赋值的线要素折点，搜索距离其最近的点云，若该点云到当前折点的距离小于距离阈值a，则直接将该点云的高程赋给当前折点，如图3所示，自左向右第一个圆虚线位置的折点，若该点云到当前折点的距离大于距离阈值a，则搜索所有到当前折点的距离小于阈值b的点云，将所有满足条件的点云的高程按反距离加权平均的原则赋值给当前折点，第二个圆虚线位置的折点，如果距离当前折点最近的点云到当前折点的距离大于距离阈值b，则该折点高程暂不赋值，第三个圆虚线位置的折点。
128.车道边界线高程空洞填充；
129.经过上一流程的处理之后，对于一定范围内没有点云的车道边界线折点，其高程值依然为空，本流程主要对高程值为空的折点进行高程填充处理。图4为高程空洞填充示意图，其中直线代表车道边界线，直线上的实心圆点为已经具有高程值的车道边界线折点，直
线上的空心圆代表没有高程值的车道边界线折点，即高程空洞。本流程的主要目的是为高程空洞赋予合理的高程值。
130.对于处于线要素中间位置的高程空洞，如图4中中间两个虚线框范围内的高程空洞，选取上下游相邻的折点高程值作为高程基准，按距离插值得到空洞处的高程值；对于处于线要素两端的高程空洞，选取最邻近折点的高程值，直接用最邻近折点的高程值进行赋值。
131.车道边界线沿线方向高程平滑处理；
132.车道边界线经过初始高程赋值及空洞填充后，可得到如图5所示的车道边界线，其中曲线表示车道边界线，曲线上的实心圆为线要素折点，图为线要素纵切面。由于点云数据中存在粗差，导致车道边界线折点的高程出现一些跳变，如图5中虚线圆部分所示，本流程的主要目的是为了消除这种高程跳变的现象。
133.对于所有车道边界线要素，使用一定大小的滑动窗口，对高程值进行滑动平均处理，用于减小高程值的跳变，如图6所示，灰色虚线方框为滑动窗口，黑色大圆点为经过滑动平均后的线要素折点，曲线要素为高程平滑处理后的车道边界线纵切面。可以看出，经过平滑处理，高程跳变的幅度有所减小，加大窗口的大小，可以更大幅度得减小高程跳变。
134.所述滑窗尺寸一般根据人为经验确定，与点云数据集的信噪比有关，信噪比较低时，滑窗尺寸较大，信噪比较高时，滑窗尺寸较小；
135.例如：信噪比较低时，8-10米的滑窗尺寸，信噪比较高时，5米左右的滑窗尺寸。
136.两条线要素前后衔接处高程平滑处理；
137.对于具有前后衔接关系的线要素，其衔接处会出现高程不一致的情况，如图7(a)所示，图中代表三条具有前后衔接关系的线要素的纵切面；线上的箭头是线要素的方向；线上的实心圆点是线要素的折点。
138.为了使线要素衔接处的高程保持一致，本流程取前后衔接处两条线要素的折点高程的平均值赋给上游线要素的尾点和下游线要素的首点，如图7(b)所示。经过前后衔接处高程一致性处理，两线前后衔接处的高程保持一致，再将所有具有前后衔接关系的高程统一进行平滑处理。平滑处理之后再拆分，得到前后衔接处高程平滑过渡的线要素。
139.车道中心线高程赋值；
140.经过平滑处理之后得车道边界线，其折点高程作为输入值用于车道中心线折点的高程赋值。如图8所示，线a和线c代表车道边界线，线a和线c上的实心圆点代表车道边界线折点；线b代表车道中心线，线b上的实心圆点代表车道中心线折点。对于每个车道中心线折点，选取其左右边界线距离最近的折点高程各一个，取其平均值作为当前折点的高程值。如图8所示，当前车道中心线折点为灰色虚线方框里的折点，距离当前折点距离最近的左右边界线折点为灰色虚线圆圈中的折点，则当前折点的高程为左右两个折点高程的平均值。如果当前折点只有一条边界线，则其高程值等于该边界线上距离最近的折点的高程值。
141.车道中心线经过初始高程赋值之后，也存在一些高程跳变的情况，同样使用沿线要素方向的平滑算法进行一次平滑，可有效减少这种高程跳变的情况。
142.车道边界线和车道中心线垂直线方向高程平滑；
143.车道边界线和车道中心线经过沿线方向的高程平滑处理之后，沿线方向的高程平顺性已经得到很大提升，但垂直线要素方向的高程依然存在着高低起伏的情况。如图9所
示，图中线a代表车道边界线，线a实心圆点代表车道边界线的折点；线b代表车道中心线，线b实心圆点代表车道中心线的折点。沿虚线做横切面，如图10所示，图中实心圆点为横切面与车道边界线和车道中心线的交点，其高度表示该交点前后两个线要素折点高程内插得到的该交点的高程。从图中可以看出，垂直于车道边界线和车道中心线的方向也存在高低起伏的情况。
144.为了减缓垂直于车道边界线和车道中心线方向高低起伏的情况，本流程采用一种垂直线要素方向的滑动窗口，如图9中的灰色虚线框所示，通过滑动平均的方法对窗口内的线要素折点的高程进行平滑。
145.通过垂直于线要素方向的平滑算法，可以消除每个滑动窗口内的高程跳变的情况，经过本流程的处理之后，车道边界线和车道中心线横切面处的高程高低起伏的情形被消除，如图11所示。
146.车道边界线和车道中心线沿线方向第二次高程平滑；
147.经过上一个流程的处理之后，整个滑动窗口内的高程都得到统一，消除了窗口内沿线和垂直线方向的高程跳变。由于窗口不重叠，导致不同窗口分界线处依然存在明显高差，为了消除这种高程，依然需要做一次沿线方向的高程平滑。
148.三条及以上线要素交点处高程一致性处理；
149.经过上述流程处理之后，线要素前后衔接处的高程一致性和高程的平顺性已经得到保证，但在三条及以上线要素交点处，依然存在高程不一致的情况。如图12所示，图中三条线代表三条不同线要素；线上的箭头是线要素的方向；线上的实心圆点是线要素的折点。对于多条线要素交点处，取每条线要素端点的高程，将其平均值赋给每条线的端点，则交点处的高程保持一致。为了保证每条线高程的平滑过渡，每条线从交点处向前反推n个折点，通过线性插值对每个折点的高程重新赋值，图中灰色虚线箭头表示从交点处反向调整高程，保证高程的平滑过渡。
150.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
151.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，其特征在于，包括：步骤s1：采集待构建地图的点云数据并处理，生成平面地图；步骤s2：对平面地图中的车道边界线进行高程赋值，对高程赋值后的车道边界线沿线方向进行高程平滑处理；步骤s3：对平面地图中的车道中心线进行高程赋值，对高程赋值后的车道中心线沿线方向进行高程平滑处理；步骤s4：对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理；步骤s5：对车道边界线和车道中心线沿线方向进行高程再平滑处理；步骤s6：对多条线要素交点处进行高程一致性处理。2.根据权利要求1所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，其特征在于，所述步骤s2采用：步骤s2.1：确定当前要进行高程赋值的车道边界线的线要素折点，搜索当前线要素折点预设范围内的点云，当点云到当前线要素折点的距离小于距离阈值a时，则将当前满足条件的点云高程赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值a小于距离阈值b时，则将当前满足条件的点云的高程按反距离加权平均的原则赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值b时，则当前线要素折点高程暂不赋值；步骤s2.2：当线要素折点的高程值为空时，则对当前高程值为空的线要素折点进行高程填充处理；步骤s2.3：对于所有高程赋值后的车道边界线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理；步骤s2.4：对多条车道边界线要素前后衔接处进行高程平滑处理。3.根据权利要求2所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，其特征在于，所述步骤s2.2采用：对于处于线要素折点中间位置的高程空洞，则选择上下游相邻的折点高程值作为高程基准，按距离插值得到空洞处的高程值；对于处于线要素两端的高程空洞，则选取最邻近折点的高程值，并利用最邻近折点的高程值进行赋值。4.根据权利要求2所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，其特征在于，所述步骤s2.4采用：取前后衔接处两条线要素的折点高程的平均值赋给上游线要素的尾点和下游线要素的首点，经过前后衔接处高程一致性处理，两线前后衔接处的高程保持一致，再将所有具有前后衔接关系的高程统一进行平滑处理，平滑处理后再拆分，得到前后衔接处高程平滑的过度的线要素。5.根据权利要求1所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，其特征在于，所述步骤s3采用：步骤s3.1：经过平滑处理后的车道边界线，将线要素折点高程作为输入值用于车道中心线折点的高程赋值；步骤s3.2：对于所有高程赋值后的车道中心线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理。6.根据权利要求5所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，其特征在于，所述步骤s3.1采用：对于每个车道中心线折点，选取其左右边界线距离最近的折点高程各一个，
取其平均值作为当前车道中心线折点的高程值；当当前车道中心线折点只有一条边界线时，则车道中心线折点的高程值等于当前边界线上距离最近的折点的高程值。7.根据权利要求1所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，其特征在于，所述步骤s4采用：通过垂直于线要素方向的平滑算法，对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理。8.根据权利要求1所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，其特征在于，所述步骤s5采用：对车道边界线和车道中心线，使用预设尺寸的滑动窗口，对高程值进行滑动平均处理，用于减小高程值的跳变。9.根据权利要求1所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值方法，其特征在于，所述步骤s6采用：步骤s6.1：对于多条线要素交点处，取每条线要素端点的高程，将其平均值赋给每条线的端点；步骤s6.2：每条线从交点处向前反推n个折点，通过线性插值对每个折点的高程重新赋值，保证高程的平滑过渡。10.一种面向三维地图构建的车道线高程赋值系统，其特征在于，包括：模块m1：采集待构建地图的点云数据并处理，生成平面地图；模块m2：对平面地图中的车道边界线进行高程赋值，对高程赋值后的车道边界线沿线方向进行高程平滑处理；模块m3：对平面地图中的车道中心线进行高程赋值，对高程赋值后的车道中心线沿线方向进行高程平滑处理；模块m4：对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理；模块m5：对车道边界线和车道中心线沿线方向进行高程再平滑处理；模块m6：对多条线要素交点处进行高程一致性处理。11.根据权利要求10所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值系统，其特征在于，所述模块m2包括：模块m2.1：确定当前要进行高程赋值的车道边界线的线要素折点，搜索当前线要素折点预设范围内的点云，当点云到当前线要素折点的距离小于距离阈值a时，则将当前满足条件的点云高程赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值a小于距离阈值b时，则将当前满足条件的点云的高程按反距离加权平均的原则赋值给当前线要素折点；当点云到当前线要素折点的距离大于距离阈值b时，则当前线要素折点高程暂不赋值；模块m2.2：当线要素折点的高程值为空时，则对当前高程值为空的线要素折点进行高程填充处理；采用：对于处于线要素折点中间位置的高程空洞，则选择上下游相邻的折点高程值作为高程基准，按距离插值得到空洞处的高程值；对于处于线要素两端的高程空洞，则选取最邻近折点的高程值，并利用最邻近折点的高程值进行赋值；模块m2.3：对于所有高程赋值后的车道边界线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理；模块m2.4：对多条车道边界线要素前后衔接处进行高程平滑处理；
采用：取前后衔接处两条线要素的折点高程的平均值赋给上游线要素的尾点和下游线要素的首点，经过前后衔接处高程一致性处理，两线前后衔接处的高程保持一致，再将所有具有前后衔接关系的高程统一进行平滑处理，平滑处理后再拆分，得到前后衔接处高程平滑的过度的线要素。12.根据权利要求10所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值系统，其特征在于，所述模块m3包括：模块m3.1：经过平滑处理后的车道边界线，将线要素折点高程作为输入值用于车道中心线折点的高程赋值；采用：对于每个车道中心线折点，选取其左右边界线距离最近的折点高程各一个，取其平均值作为当前车道中心线折点的高程值；当当前车道中心线折点只有一条边界线时，则车道中心线折点的高程值等于当前边界线上距离最近的折点的高程值模块m3.2：对于所有高程赋值后的车道中心线要素使用一定大小的滑动窗口对高程值进行滑动平均处理。13.根据权利要求10所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值系统，其特征在于，所述模块m4采用：通过垂直于线要素方向的平滑算法，对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理；所述模块m5采用：对车道边界线和车道中心线，使用预设尺寸的滑动窗口，对高程值进行滑动平均处理，用于减小高程值的跳变。14.根据权利要求10所述的面向三维地图构建的车道线高程赋值系统，其特征在于，所述模块m6包括：模块m6.1：对于多条线要素交点处，取每条线要素端点的高程，将其平均值赋给每条线的端点；模块m6.2：每条线从交点处向前反推n个折点，通过线性插值对每个折点的高程重新赋值，保证高程的平滑过渡。

技术总结
本发明提供了一种面向三维地图构建的车道线高程赋值方法及系统，包括：采集待构建地图的点云数据并处理，生成平面地图；对平面地图中的车道边界线进行高程赋值，对高程赋值后的车道边界线沿线方向进行高程平滑处理；对平面地图中的车道中心线进行高程赋值，对高程赋值后的车道中心线沿线方向进行高程平滑处理；对车道边界线和车道中心线垂直方向进行高程平滑处理；对车道边界线和车道中心线沿线方向进行高程再平滑处理；对多条线要素交点处进行高程一致性处理。本发明通过三维点云，对车道线进行高程赋值，设置折点范围阈值，对折点进行高程赋值，同时对赋值后的车道线进行平滑处理，获得平滑车道线。获得平滑车道线。获得平滑车道线。


技术研发人员：何弢 唐鸿 廖文龙 廖野翔
受保护的技术使用者：上海酷移机器人有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/7/18