基于浮动车轨迹发现新增道路的方法、装置以及服务器与流程

本申请涉及地理信息系统领域，尤其涉及一种基于浮动车轨迹发现新增道路的方法、装置以及服务器。

背景技术：

在地图信息系统领域中，实现电子地图中的道路与实际道路一致是电子地图提供商最求的目标之一。我国的基础设施建设正处于高速发展的阶段，城市与城市之间的道路以及城市内部的道路每天都在发生变化，而电子地图提供商目前难以完全跟踪到新道路的增加，从而在电子地图中进行相应的改变以为用户提供更好的服务。

目前，电子地图提供商获得新增道路的手段主要是从测绘部门获得实地勘测的数据，或者电子地图提供商自己实地勘测获得数据，但这种方式耗时并且费力，周期很长，满足不了当前移动互联网的发展对电子地图更新速度的需求。

近年来，出现了一种浮动车(floatingcardata)技术，它是国际智能交通系统(its)中所采用的获取道路交通信息的先进技术手段之一。浮动车技术的基本原理是：根据装备车载全球定位系统的浮动车在其行驶过程中定期记录的车辆位置，方向和速度信息，应用地图匹配、路径推测等相关的计算模型和算法进行处理，使浮动车位置数据和城市道路在时间和空间上关联起来，最终得到浮动车所经过道路的车辆行驶速度以及道路的行车旅行时间等交通拥堵信息。如果在城市中部署足够数量的浮动车，并将这些浮动车的位置数据通过无线通讯系统定期、实时地传输到一个信息处理中心，由信息中心综合处理，就可以获得整个城市动态、实时的交通拥堵信息。

那么，为了提高新增道路的更新速度，是否可以将浮动车移动轨迹用于进行新增道路的检测呢？然而，在实践中，本发明的发明人发现由于其基于真实的浮动车移动轨迹进行新增道路检测，需要处理的数据量非常大。如果将该方案应用到电子地图提供商的服务器中，需要占用大量的存储空间和超强的计算能力，可能导致服务器无法承受如此大的负荷，因此有必要寻找一种更加高效的新增道路检测方案，以减少电子地图服务提供商的服务器在检测新增道路过程中承受的负荷。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供一种基于浮动车轨迹发现新增道路的方法、装置以及服务器，用以解决电子地图提供商检测新增道路的问题。

一方面，本申请实施例提供的一种基于浮动车轨迹确定新增道路的方法，包括：

将感兴趣的区域栅格化，每个栅格包括多个像素；

将路网数据映射到栅格中得到路网图层；

将浮动车轨迹的回传轨迹点映射到相应栅格的像素中得到轨迹图层，其中像素的值与映射到该像素中的所述回传轨迹点个数相关联；

将所述路网图层和所述轨迹图层叠加，保留所述轨迹图层中未与路网图层重叠的轨迹区域，得到比较图层；

根据比较图层中的轨迹区域确定新增道路。

可选地，该方法还包括：

判断所述轨迹图层中是否存在像素值异常，若有异常则剔除轨迹图层中像素值异常的像素；和/或

对所述轨迹图层进行滤波，其中所述将所述路网图层和所述轨迹图层叠加包括将所述路网图层与滤波后的轨迹图层叠加。

可选地，将路网数据映射到栅格中得到路网图层包括：

将路网数据中的矢量道路数据映射到该矢量道路数据对应栅格的像素中；

按照该矢量道路数据的功能等级进行缓冲得到路网图层。

可选地，所述根据比较图层中的轨迹区域确定新增道路包括：

对所述比较图层进行连通区域检测；

剔除检测到的连通区域中覆盖少于n个像素的连通区域，n为正整数；

对剩余的检测到的连通区域进行膨胀；

剔除膨胀后的连通区域中覆盖少于m个像素的连通区域，m为正整数；

对剩余的膨胀后的连通区域进行骨架提取，并且提取该骨架的矢量特征，得到新增道路。

可选地，该方法还包括：对得到的所述比较图层进行滤波，其中所述根据比较图层中的轨迹区域确定新增道路包括根据滤波后的比较图层中的轨迹区域确定新增道路。

另一方面，为了实现上述方法，本申请实施例提供了一种基于浮动车轨迹确定新增道路的装置，该装置包括：

栅格化模块，用于将感兴趣的区域栅格化，每个栅格包括多个像素；

路网图层模块，用于将路网数据映射到栅格中得到路网图层；

轨迹图层模块，用于将浮动车轨迹的回传轨迹点映射到相应栅格的像素中得到轨迹图层，其中像素的值与映射到该像素中的所述回传轨迹点个数相关联；

比较图层模块，用于将所述路网图层和所述轨迹图层叠加，保留所述轨迹图层中未与路网图层重叠的轨迹区域，得到比较图层；

新增道路确定模块，用于根据比较图层中的轨迹区域确定新增道路。

可选地，上述装置还包括：像素剔除模块，用于判断所述轨迹图层中是否存在像素值异常，若有异常则剔除轨迹图层中像素值异常的像素；和/或，滤波模块，用于对所述轨迹图层或所述比较图层进行滤波；

其中比较图层模块还用于将将所述路网图层和滤波后的轨迹图层叠加，新增道路确定模块还用于根据滤波后的比较图层中的轨迹区域确定新增道路。

可选地，所述路网图层模块，用于将路网数据中的矢量道路数据映射到该矢量道路数据对应栅格的像素中；按照该矢量道路数据的功能等级进行缓冲得到路网图层。

可选地，所述新增道路确定模块进一步包括：

连通区域检测单元，用于对所述比较图层进行连通区域检测；

第一连通区域剔除单元，用于剔除检测到的连通区域中覆盖少于n个像素的连通区域，n为正整数；

膨胀单元，用于对剩余的检测到的连通区域进行膨胀；

第二连通区域剔除单元，用于剔除膨胀后的连通区域中覆盖少于m个像素的连通区域，m为正整数；

骨架提取单元，用于对剩余的膨胀后的连通区域进行骨架提取，并且提取该骨架的矢量特征，得到新增道路。

本申请实施例提供了一种服务器，该服务器设置有：本发明实施例公开的基于浮动车轨迹确定新增道路的装置；和/或，

该服务器的数据库中存储有：采用所述的基于浮动车轨迹确定新增道路的方法生产的电子地图数据。

基于上述技术方案，本发明通过将矢量数据映射到栅格中，并通过回传轨迹点的计算转换为固定量数据的计算，不仅节省了计算存储空间，而且提高了计算效率。本发明通过将路网按照功能等级进行了缓冲，缓解了gps漂移，并且通过对连通区域的筛选，降低了由于gps漂移所产生的误判情况。此外，本发明充分利用了现有的路网数据，在轨迹图层和路网图层进行叠加处理时，得到的比较图层的轨迹更加精确。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的基于浮动车轨迹确定新增道路的方法流程图；

图2a为本实施例提供的4-邻域相邻关系示意图；

图2b为本实施例提供的8-邻域相邻关系示意图；

图3本申请实施例提供的一种对感兴趣区域栅格化的示意图；

图4为本申请实施例提供的路网图层示意图；

图5为本申请实施例提供的轨迹图层示意图；

图6为本申请实施例提供的比较图层示意图；

图7为本申请实施例提供的检测到的连通区域示意图；

图8为本申请实施例提供的新增道路示意图；

图9为本申请实施例提供的基于浮动车轨迹确定新增道路的装置结构示意图；

图10为本申请实施例提供的新增道路确定模块示意图；

图11为本申请实施例提供的基于浮动车轨迹确定新增道路的装置结构示意图。

附图标记说明

905栅格化模块910路网图层模块

915轨迹图层模块920比较图层模块

925新增道路确定模块1005连通区域检测单元

1010第一连通区域剔除单元1015膨胀单元

1020第二连通区域剔除单元1025骨架提取单元

1105像素剔除单元1110滤波单元

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

方法实施例

参照图1，其为本申请实施例提供的基于浮动车轨迹确定新增道路的方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤105，将感兴趣的区域栅格化，每个栅格包括多个像素。

本实施例中，为了降低数据的存储量以及服务器处理的负荷，不再存储浮动车轨迹本身，而是对回传轨迹点进行统计，并映射到对应的像素中。因此，本实施例中，首先对感兴趣的区域进行栅格化，然后再对各个栅格进行分割，形成多个像素。

需要说明的是，本实施例所指的感兴趣区域可以以我国的领土作为感兴趣的区域，或者也可以某个重点城市作为感兴趣的区域，例如北京市或南京市，甚至可以某个县或区作为感兴趣的区域，例如海淀区、密云县等等。确定感兴趣的区域之后，可以进行栅格化，例如：以全国的领土作为感兴趣的区域，可以将全国分割成10km×10km的栅格，每个栅格可以分割为1024×1024个像素。对于栅格的划分，可以根据实际的需求来确定，如果精度要求比较低，可以将全国分割中100km×100km的栅格，如果精度要求比较高，可以全国分割中1km×1km的栅格。无论栅格的尺寸为多大，均可以将每个栅格分割为1024×1024个像素。相应地，对于每个栅格划分为多少个像素可以根据实际需要确定，例如可以将每个栅格划分为2048×1024个像素，或者512×512个像素。

步骤110，将路网数据映射到栅格中得到路网图层；在对感兴趣的区域进行栅格化以后，可以根据路网数据与栅格的对应关系将路网数据映射到栅格中的各个像素。

本步骤中，以全国的领土为例，在将全国划分为10km×10km的栅格以后，可以将每个栅格中对应的路网数据映射到相应栅格的像素中。本实施例主要考虑如何确定新增道路，因此可以仅将路网数据中的矢量道路映射到对应栅格的像素中，例如可以通过画线(linedrawing)算法将矢量道路映射到对应栅格的像素中，而不需要处理路网数据中的其他数据，例如江河湖泊和建筑等数据。在将路网数据映射到相应栅格中的像素之后，就可以形成独立的一层，该层可以包括栅格数据和路网数据，在此称为路网图层。

步骤115，将浮动车轨迹的回传轨迹点映射到相应栅格的像素中得到轨迹图层，其中像素的值与映射到该像素中的所述回传轨迹点个数相关联。

例如，像素的值可以为映射到该像素中的所述回传轨迹点个数之和，或者该和的自然对数取整，也可以是其他的值，本实施例要求能够反映出回传轨迹点个数相对数量的大小。

需要说明的是，浮动车轨迹的获取可以有多种方式，例如，如果电子地图提供商本身提供导航服务，可以在导航过程中直接接收浮动车轨迹的回传轨迹点。目前，随着基于位置服务的发展，也有很多的新业务出现，例如通过应用软件提供打车服务，提供这些服务的服务器也会获取浮动车轨迹的回传轨迹点，电子地图服务提供商可以从这些服务器间接获取浮动车轨迹的回传轨迹点。如上所述，本实施例中不再存储浮动车轨迹，而是对浮动车轨迹的回传轨迹点进行处理以减少存储空间，从而减低电子地图服务提供商的服务器的负荷。

为了实现这一目的，作为一种实现方式，本实施例中通过统计各个像素中回传轨迹点的数量作为像素的值，从而减少了存储空间，并且现有的服务器也能够处理，降低了服务器的负荷。通过这种处理方式，还可以通过经验来剔除像素值异常的像素。例如：可以统计栅格中所有像素中像素值的平均值，例如像素值高于该平均值的一倍或低于该平均值的1/2，则可以认为该像素的像素值异常。需要说明的是，可以被认为异常的像素值可以通过本领域技术人员通过若干次的实验来确定。通过剔除异常像素，可以在一定程度上避免异常点的干扰。作为可选的实施方式，将各个像素中回传轨迹点的数量作为像素值得到轨迹图层之后，可以对轨迹图层进行中值滤波，从而可以滤除噪点。

步骤120，将所述路网图层和所述轨迹图层叠加，保留所述轨迹图层中未与路网图层重叠的轨迹，得到比较图层。

本步骤中，在进行所述路网图层和所述轨迹图层叠加之前，需要将路网图层和轨迹图层进行二值化，该处理为本领域的常用手段，在此不再缀述。为了确定新增道路，需要将轨迹图层中与现有路网重叠的道路擦除，留下路网中没有覆盖的轨迹区域，形成比较图层。根据比较图层中的轨迹区域就可以确定新增道路。作为可选的实施方式，可以对比较图层再次进行中值滤波，从而滤除噪点。

步骤125，根据比较图层中的轨迹确定新增道路。在比较图层中保留了一些轨迹区域，为了确定是否为新增道路，需要对比较图层中保留的轨迹区域进行连通区域检测。

本步骤中，在进行连通区域检测时，为了减少确定新增道路的错误概率，可以再次统计连通区域的像素数量，并且可以剔除少于n个像素的连通区域。以每个栅格的尺寸为10km×10km、每个栅格具有1024×1024个像素为例，例如n可以为10、20、30等等，本领域技术人员可以根据实际经验确定。

上述实施例中还可以对检测到的连通区域进行膨胀处理。作为一种可选的实施方式，还可以对膨胀后的连通区域进行像素统计，剔除少于m个像素的连通区域，例如m可以为100、150、300等等，本领域技术人员可以根据实际经验确定。在获得连通区域以后，可以进行骨架抽取，提取骨架的矢量特征，即得到了新增道路，从而完成了新增道路的确定。

为了使本领域技术人员更加容易理解本实施例，下面阐述本实施例可以采用的连通区域检测、连通区域膨胀以及骨架抽取方案：

上述实施例中，连通区域一般是指图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成的图像区域，通常连通区域检测的对象是一张二值化后的图像。在进行连通区域检测时，可以使用两遍扫描法或种子填充法。两遍扫描法是通过将图像扫描两遍，从而得到图像中所有的连通区域。在两遍扫描法中，第一遍扫描时为每个像素位置设置一个标记，在扫描过程中，属于同一个连通区域内的像素集合可能被设置有一个或多个不同值的标记，可以将属于同一个连通区域但具有不同值的标记进行合并，记录标记之间的相等关系；在第二遍扫描时，将具有相等关系的标记对应的像素归为同一个连通区域，并设置相同的标记，例如具有相等关系中的最小值的标记。种子填充方法是通过选取一个像素作为种子，然后根据连通区域的两个基本条件，即像素值相同并且位置相邻，将与种子相邻的像素合并到同一个像素集合中，最后得到的该像素集合则为一个连通区域。在连通区域检测时，相邻关系的判断可以采用4-邻域或者8-邻域的方式进行判断。图2a示出了4-邻域的相邻关系，图2b示出了8-邻域的相邻关系。

上述实施例中，连通区域膨胀是对连通区域检测到的连通区域进行再次处理。从图像处理的角度来说，二值图像膨胀是将一个小型的二值图(结构元素)在一个大的二值图像逐点移动并比较，以具有黑色和白色的二值图为例，在进行黑色连通区域膨胀处理时，在逐点移动过程中，如果结构元素具有与它对应的大图像素相同的一个以上的黑色点，该点为黑色，否则为白色。在该示例中，图像的膨胀和腐蚀对应，对黑色连通区域的膨胀对应着对白色连通区域的腐蚀。

在进行骨架提取的过程中，可以利用delaunay三角网模型提取骨架。delaunay三角网满足这样的法则：delaunay三角网为相互邻接且互不重叠的三角形的集合，每一个三角形的外接圆内不包含其他点。

图3示出了本发明实施例提供的一种对感兴趣区域栅格化的示意图，其中感兴趣区域为圆形区域，将该圆形区域划分为1km×1km的多个栅格，每个栅格包含10×10个像素，图中示出了其中一个栅格的像素。

图4示出了在图3所示感兴趣区域中映射矢量道路并按照功能等级缓冲之后得到的路网图层示意图，在该示意图中示出了两条功能等级不同的道路。

图5示出了将浮动车轨迹的回传轨迹点映射到栅格的相应像素得到的轨迹图层示意图，存在三角形符号的像素表示存在回传轨迹点的像素，根据在每个像素中的回传轨迹点计算像素的像素值(未示出)。

在得到路网图层和轨迹图层以后，可以将路网图层和轨迹图层分别进行二值化，例如具有像素值的像素二值化为1，没有像素值的像素二值化为0，以方便后续的擦除操作。

图6示出了仅保留路网未覆盖的轨迹区域的比较图层示意图。在该示意图中，轨迹图层中与路网中已存在道路对应的像素已被擦除，例如像素值处理为0。

图7示出了对比较图层的轨迹区域进行连通区域检测后得到的连通区域。作为一种可选的实施方式，剔除了仅覆盖3个像素的连通区域，例如将该三个像素的像素值处理为0。

图8示出了进行骨架抽取，并提取矢量特征之后得到的新增道路，该新增道路可以作为实际路网的改变加入路网数据，从而完成了路网数据的及时更新。

通过上述的方法，可以实现根据浮动车轨迹确定新增道路，并且能够降低存储空间以及服务器所需的处理能力，有利于电子地图提供商在不增加成本的情况下，提供更好的服务。

以上为本申请实施例提供的基于浮动车轨迹确定新增道路的方法，基于同样的发明构思，本申请实施例还提供一种基于浮动车轨迹确定新增道路的装置。

装置实施例

参照图9，其为本申请实施例提供的一种基于浮动车轨迹确定新增道路的装置结构示意图，该装置包括:

栅格化模块905，用于将感兴趣的区域栅格化，每个栅格包括多个像素；

路网图层模块910，用于将路网数据映射到栅格中得到路网图层；

轨迹图层模块915，用于将浮动车轨迹的回传轨迹点映射到相应栅格的像素中得到轨迹图层，其中像素的值与映射到该像素中的所述回传轨迹点个数相关联；

比较图层模块920，用于将所述路网图层和所述轨迹图层叠加，保留所述轨迹图层中未与路网图层重叠的轨迹区域，得到比较图层；

新增道路确定模块925，用于根据比较图层中的轨迹区域确定新增道路。

需要说明的是，为了确定新增道路，所述路网图层模块可以将路网数据中的矢量道路数据映射到该矢量道路数据对应栅格的像素中。此外，作为可选的实施方式，所述路网图层模块按照该矢量道路数据的功能等级进行缓冲得到路网图层。

在一可选实施例中，上述新增道路确定模块925可进一步包括：

连通区域检测单元1005，用于对所述比较图层进行连通区域检测；

第一连通区域剔除单元1010，用于剔除检测到的连通区域中覆盖少于n个像素的连通区域，n为正整数；

膨胀单元1015，用于对剩余的检测到的连通区域进行膨胀；

第二连通区域剔除单元1020，用于剔除膨胀后的剩余的连通区域中覆盖少于m个像素的连通区域，m为正整数；

骨架提取单元1025，用于对剩余的膨胀后的连通区域进行骨架提取，并且提取该骨架的矢量特征，得到新增道路。

其中，连通区域检测单元1005可以采用两遍扫描法或种子填充法来进行连通区域检测。第一连通区域剔除单元1010可以剔除像素太少的连通区域，以避免在确定新增道路的过程中的干扰。膨胀单元1015可以利用结构元素对连通区域进行膨胀处理，为连通区域的边界添加像素。第二连通区域剔除单元1020可以剔除膨胀后的剩余的连通区域中覆盖少于m个像素的连通区域，同样也用来免在确定新增道路的过程中的干扰。骨架提取单元1025可以利用delaunay三角网模型提取膨胀后的连通区域的中心线，并提取该中心线的矢量特征，从而得到新增的道路。

此外，为了减少噪声和异常，本实施例还提供了一种基于浮动车轨迹确定新增道路的装置，如图11所示。相比于图9中所示的装置，该装置还包括：

像素剔除模块1105，像素剔除模块1105用于剔除轨迹图层中像素值异常的像素；和/或，滤波模块1110，用于对所述轨迹图层或所述比较图层进行滤波。

其中，像素剔除模块1105可以剔除轨迹图层中像素值太低或者太高的像素。滤波模块1110可以对剔除异常像素之后的轨迹图层进行滤波，还可以对比较图层进行滤波。像素剔除模块1105用于滤除异常点，滤波模块1110可以滤除噪点。

相应地，本实施例还提供了一种服务器，该服务器设置有：上述任一实施例公开的基于浮动车轨迹确定新增道路的装置；和/或，

该服务器的数据库中存储有：采用上述任一实施例公开的基于浮动车轨迹确定新增道路的方法生产的电子地图数据。

需要说明的是，由于上述任一种基于浮动车轨迹确定新增道路的方法及装置具有上述技术效果，因此，采用了该基于浮动车轨迹确定新增道路的方法及装置的服务器也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。