一种快速建立智能交通三维场的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能交通领域，尤其是涉及一种快速建立智能交通三维场的方法。
【背景技术】
[0002]随着城市化进程的不断推进，城市面貌发生了巨大变化，同时人流、车流、物流对城市道路交通管理带来了巨大的压力，如交通堵塞、交通环境恶化、交通事故频发等，已经成为当前世界各国面临的共同问题。解决交通问题的传统办法是修建或扩建道路，但是随着人口的增长，城市人均居住面积日益减少，可供修建道路的空间也越来越少。同时交通系统是一个复杂的综合性系统，单独从道路或车辆的角度来考虑很难解决交通问题，由此产生了智能交通系统。
[0003]智能交通系统是将先进的信息处理技术、定位导航技术、数据通信技术、电子传感器技术、自动控制技术、图像处理与计算机视觉技术、计算机网络技术、人工智能技术、运筹管理学等有效的综合运行于交通管理体系。虚拟现实有着沉浸性、交互性和构想性等特性，因此虚拟现实技术、计算机图形图像技术、人工智能等技术相结合能提高交通仿真的真实性，为交通管理控制提供更可靠的数据，对控制方案进行更科学的评估，以及对交通事故进行更合理的分析。
[0004]现有的交通系统的管理，是通过构建三维虚拟交通场景主要是静态物体的建立，如房屋、树木、道路网，从而建立起逼真的交通环境，三维场景一般是通过3D建模软件来建立，在此基础上来进行道路交通的管理和分析。但是，现有的交通管理系统只是单纯的通过三维建模和渲染技术建立视觉上逼真的交通环境，缺少了更重要的交通环境中的各种动态因素，比如道路上的汽车、交通信号、道路诱导信息、检测器信息等。另外通过3D建模软件来建立交通环境是一个需要大量人力和物力的过程，不能达到快速实施的要求。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种快速建立智能交通三维场的方法，解决了现有技术中的问题，可以快速建立三维场景，同时将动态因素引入道路交通环境，提高了虚拟交通环境的真实性，有效地逼真再现道路交通环境的真实状态。
[0006]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种快速建立智能交通三维场的方法，包括如下步骤:
步骤1，建立静态模型；静态模型包括道路模型、建筑模型、植物模型和地形模型；所述道路模型的建立采用以下步骤:
(1)读取电子地图数据，检测地图数据的图像格式，图像格式为RGB和RGBA两种；读取电子地图的范围数据；
(2)将电子地图数据灰度化；根据道路的灰度代表色，将电子地图数据分割为两个区域，道路区域和非道路区域；
(3)去除地图数据中的孤立点； (4)在区域分割后，根据图像的连续性特征，检测出如果某个像素是孤立点，将其变为其相反的区域；
(5)根据道路区域平滑算法，对道路区域进行平滑处理；
(6)将地图数据向四周扩大一个非道路区域像素；使用图像细化算法，提取道路区域的主框架；道路区域并不是对称区域，导致图像细化后的道路中心线是曲折的，使用中心线平滑算法，平滑道路中心线区域；
(7)将地图数据向四周缩小一个像素；
(8)根据像素的连通性特性，将道路的主框架分割为若干条独立的道路段，根据电子地图的范围，计算出每个像素的控件大小，将若干条的独立道路段转为三维空间的道路中心线数据；
(9)根据道路中心线和道路参数生成道路模型；
步骤2，建立动态模型；
步骤3，根据静态模型和动态模型进行状态控制、决策分析和车辆跟踪。
[0007]作为优选，所述去除孤立点的步骤为:
(1)遍历地图数据中的每一个像素；
(2)获取像素位置的周边像素；
(3)当像素在地图数据的边角的时候，其周边像素有3个；当像素在地图数据的边缘但不是边角的时候，其周边像素有5个；当像素在地图数据的内部的时候，其周边像素的数据有8个；
(4)周边像素只有两种状态:道路像素和非道路像素，如检测到的周边像素的道路像素大于非道路像素的数量，则将像素位置设置为道路像素，否则设置为非道路像素。
[0008]作为优选，所述道路区域平滑算法步骤为:
(1)遍历地图数据中的每一个像素；
(2)如果像素是道路像素，则执行步骤(1)，否则执行步骤(3)；
(3)以当前像素为中心，三个像素为半径，按照上、下、左、右、左上、左下、右上、右下8个方向，判断每个方向上是否有道路像素；
(4)计算有道路像素的方向数量，如果有道路像素的方向数量大于非道路像素的方向数量，则当前像素设置为道路像素；
(5)检测像素是否遍历完成，如果没有完成，执行步骤I。
[0009]作为优选，所述道路中心线平滑算法步骤为:
(1)水平遍历地图数据中的每个像素；
(2)如果当前像素是道路像素，则记录下像素的水平位置，直到在当前行遇到下一个道路像素；
(3)如果两个道路像素的像素数量大于预设值，则记录下当前像素的水平位置，执行步骤(1)，否则执行步骤(4)；
(4)遍历两个道路像素之间的所有像素:
a.如果当前像素的上一行是道路像素，则设置为非道路像素；
b.如果当前像素的下一行是道路像素，则设置为非道路像素；
c.设置当前像素为道路像素； (5)垂直遍历地图数据中的每个像素；
(6)如果当前像素是道路像素，则记录下像素的垂直位置，直到在当前行遇到下一个道路像素；
(7)如果两个道路像素的像素数量大于预设值，则记录下当前像素的垂直位置，执行步骤(5)，否则执行步骤(8)；
(8)遍历两个道路像素之间的所有像素:
a.如果当前像素的上一行是道路像素，则设置为非道路像素；
b.如果当前像素的下一行是道路像素，则设置为非道路像素；
c.设置当前像素为道路像素。
[0010]作为优选，所述建筑建模的步骤为:
(1)读取道路模型数据；在道路贴图库中随机产生一个建筑贴图对象，建筑贴图对象包含了一个建筑中需要的贴图信息，主要是墙体和屋顶两部分；
(2)查找所有的道路模型信息；
(3)计算道路模型去除交叉口后，剩余的道路信息；
(4)遍历去除交叉口后的道路，根据道路中心线和道路参数信息在道路两端布局随机建筑:
a.获取道路的中心线，相连的两个点为一组，循环遍历中心线；
b.获取道路中心线上的相连的两个点，根据道路信息和建筑的退让距离，获取道路左右两边布局建筑的建筑边界；
c.对于左右编辑执行如下步骤，生成随机建筑；
d.根据指定的随机建筑的生成参数，获取随机建筑的长宽高信息；
e.从边界的初始位置依次放置随机建筑，直到边界的尾端。
[0011]作为优选，所述植物模型的建立方式为区域种树步骤或沿线种树步骤；
所述区域种树步骤为:
(1)选择区域内种植植物的种类；
(2)设置布局植物之间的布局间距；
(3)选择植物的种植区域；
(4)在种植区域内，根据树种的间隔距离，将种植区域划分为一定的方格子；
(5)种植区域内的植物数量为方格子数量*0.9;
(6)以当前时间为随机种子，循环获取随机数并与方格子数量求余得到的结果，其值的位置就是需要种植植物的位置；
(7)循环执行步骤5，直到区域内的植物满足步骤5的要求；
所述沿线部树步骤为:
(1)选择需要布局的植物；
(2)设置布局植物之间的布局距离；
(3)绘制布局线段；
(4)获取布局线段的信息；
(5)根据植物的布局距离，从布局线段初始位置，每隔布局距离大小的间隔，布局一棵植物，直到布局线段的末端。
[0012]作为优选，所述动态模型的建立包括如下步骤:
(1)信号灯的建立步骤:
(11)初始化信号灯实体库；
(12)打开信号灯列表，选择需要添加的信号灯类型；
(13)通过鼠标点击将指定的信号灯添加到场景中，给每个添加到场景中的信号灯分配一个唯一的ID信息，信号灯的初始状态为无信号；
(14)通