1中得到的地图底图用来标注需要的地理信息数据，包括:道路边沿、车道线、路面标志、交通标志、路口点信息、特殊区域等，也可根据实际需要添加新信息类型，并赋予其相应属性，数据精度可达厘米级，图5展示了图3中地图底图上标注道路边沿后效果图，图6中展示了对图3某一地点放大后的细节效果，包含了道路边沿、车道线、地面标志信息。
[0070]本发明能够借助正射影像图生成极高分辨率的车道级道路地图，并标注地理信息数据，生成高精细的导航地图，其数据精度可达到厘米级，对先进驾驶辅助系统和无人驾驶车辆有很高的实用价值。
[0071]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形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种基于高清正射影像图的高精细地图生成系统，其特征在于，所述系统包括: 图像拍摄模块，采集同一位置车辆周围各个角度道路图像，并经图像处理算法获取道路高分辨率正射投影图像，该正射投影图像将作为图像及数据预处理模块的输入，用于生成地理信息数据标注的底图； 水平激光雷达，用于获取车辆周围障碍物位置信息，获取的信息将作为图像及数据预处理模块的输入，用于剔除被障碍物遮挡的路面部分； GPS处理模块，用于接收GPS卫星信号，以及接收惯性导航模块数据、旋转编码器数据，接收到的GPS原始数据使用精确单点定位技术进行处理，并与惯性导航模块数据、旋转编码器数据融合，获得高精度GPS数据和车辆航向角数据，高精度的GPS数据和车辆航向角数据作为图像及数据预处理模块的输入，用于地理信息数据的标注； 惯性导航模块，接收惯性导航装置数据，并将其输入到GPS处理模块，用于与GPS数据、旋转编码器数据融合以获取高精度GPS数据，在GPS信号丢失情况下的数据推算； 旋转编码器，统计车轮旋转圈数，获取车辆里程信息，并将其输入到GPS处理模块，用于与GPS数据、旋转编码器数据融合以获取高精度GPS数据，帮助推导车辆航向角数据； 图像及数据预处理模块，接收正射投影图像、水平激光雷达数据、高精度GPS数据、车辆航向角数据，通过数据融合生成设定大小、与车辆航向相同、没有障碍物遮挡的路面新正射投影图像，并生成对应的地理信息文件，新正射投影图像和对应的地理信息文件作为输入传递给地理信息处理模块； 地理信息处理模块，接收图像及数据预处理模块传递来的新正射投影图像和对应的地理信息文件，在地理信息系统软件中生成高分辨率、高精度的道路地图底图，并在地图底图上标注一系列高精度的地理信息数据，生成高精细地图。
2.根据权利要求1所述的基于高清正射影像图的高精细地图生成系统，其特征在于，所述图像拍摄模块可使用普通摄像头或全景相机，若使用普通摄像头则采用多摄像头联合采集，架设在数据采集车辆上；所述旋转编码器安装在车轮上，旋转编码器每检测到隔一段距离或时间，系统发送一个触发脉冲，该脉冲触发图像拍摄模块使之采集道路图像、同时该脉冲触发一次时间戳记录用于该道路图像获取对应的GPS。
3.根据权利要求1所述的基于高清正射影像图的高精细地图生成系统，其特征在于，所述图像及数据预处理模块，对道路图像进行处理，根据图像拍摄模块水平偏角以及俯仰角数据获取对应的正射影像图，结合之前得到的车辆航向角数据，对正射影像图进行旋转，再对旋转后正射影像图进行裁剪，裁剪掉旋转后的空白区域及正射影像图中形变严重的边缘位置。
4.根据权利要求3所述的基于高清正射影像图的高精细地图生成系统，其特征在于，所述图像及数据预处理模块，根据激光雷达检测到障碍物的位置，再次裁剪图片，将路面被遮挡位置裁去，后续可以使用相邻图片未被遮挡的重叠位置对其进行代替。
5.根据权利要求4所述的基于高清正射影像图的高精细地图生成系统，其特征在于，所述图像及数据预处理模块，根据之前得到的GPS数据，按照标准格式生成每张正射影像图对应的地理信息文件，以后缀为‘.jpg’图片为例，其对应的地理信息文件后缀为 jgw’，该文件可用于推测图片每个像素对应的GPS信息。
6.根据权利要求1所述的基于高清正射影像图的高精细地图生成系统，其特征在于，所述地理信息处理模块，将正射影像图与对应的地理信息文件导入地理信息系统软件，生成一个采集区域整体的道路地图底图，为了提高地图底图显示效率和后续操作效率，生成该地图底图的瓦片地图。
7.根据权利要求6所述的基于高清正射影像图的高精细地图生成系统，其特征在于，所述地理信息处理模块，在生成的地图底图上标注一系列道路信息数据，包括:道路边沿、车道线、路面标志、交通标志、路口点信息、特殊区域等中一种或多种，也可根据实际需要添加新信息类型，数据精度可达厘米级，标注好的数据可以用于先进驾驶辅助系统和无人驾驶车辆。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于高清正射影像图的高精细地图生成系统，其特征在于，所述系统以地面数据采集车辆作为采集平台，以图像拍摄模块作为采集工具，所采集的道路图像清晰、分辨率高，经过处理后的正射影像图可达到每像素代表实际2-3cm，能从细节表现路面特征。
9.根据权利要求1-7任一项所述的基于高清正射影像图的高精细地图生成系统，其特征在于，所述水平激光雷达架设在数据采集车辆四周。
10.一种基于高清正射影像图的高精细地图生成方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1、在数据采集车辆上架设图像拍摄模块，使用GPS接收机、惯性导航装置记录位置信息，使用安装在车轮上的旋转编码器，每检测到隔一段距离或时间，系统发送一个触发脉冲，该脉冲触发图像拍摄模块使之采集道路图像、同时该脉冲触发一次时间戳记录用于该道路图像获取对应的GPS数据； 步骤2、采集步骤I所述数据的同时，使用水平激光雷达检测采集车辆周围障碍物；步骤3、对采集到的GPS原始数据使用精确单点定位技术处理，得到高精度GPS数据，同时使用扩展卡尔曼滤波器融合GPS原始数据、惯性导航装置数据、编码器数据，得到精确的车辆航向角数据及GPS信号失效区域的GPS数据，用于对应特定道路图像； 步骤4、对道路图像进行处理，根据图像拍摄模块水平偏角以及俯仰角数据获取对应的正射影像图，结合之前得到的车辆航向角数据，对正射影像图进行旋转，再对旋转后正射影像图进行裁剪，裁剪掉旋转后的空白区域及正射影像图中形变严重的边缘位置； 步骤5、根据激光雷达检测到障碍物的位置，再次裁剪图片，将路面被遮挡位置裁去，后续使用相邻图片未被遮挡的重叠位置对其进行代替； 步骤6、根据之前得到的GPS数据，按照标准格式生成每张正射影像图对应的地理信息文件，以后缀为jpg’图片为例，其对应的地理信息文件后缀为jgw’，该文件用于推测图片每个像素对应的GPS信息； 步骤7、将正射影像图与对应的地理信息文件导入地理信息系统软件，生成一个采集区域整体的道路地图底图，为了提高地图底图显示效率和后续操作效率，生成该地图底图的瓦片地图； 步骤8、在生成的地图底图上标注一系列道路信息数据，包括:道路边沿、车道线、路面标志、交通标志、路口点信息、特殊区域中一种或多种，或者根据实际需要添加新信息类型，数据精度可达厘米级，标注好的数据能用于先进驾驶辅助系统和无人驾驶车辆。
【专利摘要】本发明提供了一种基于高清正射影像图的高精细地图生成系统及方法，该系统包括：图像拍摄模块、水平激光雷达、GPS处理模块、惯性导航模块、旋转编码器、图像及数据预处理模块以及地理信息处理模块，其中：运用车载图像拍摄模块采集道路图像，用激光雷达扫描障碍物，同时采集地理信息数据；对GPS信息进行精度上的优化；获得道路图像的正射影像图，并进行旋转、裁剪、生成对应地理信息文件操作；将全正射影像图序列与对应的地理信息文件结合并拼接，生成全局地图底图；在地图底图上标注各类地理信息数据。本发明能够生成高精细的导航地图，其数据精度可达到厘米级，对先进驾驶辅助系统和无人驾驶车辆有很高的实用价值。
【IPC分类】G09B29-00, G06K9-64, G06K9-20
【公开号】CN104573733
【申请号】CN201410838713
【发明人】杨明, 路昊, 王春香, 王冰
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日