(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210179200.2 (22)申请日 2022.02.25 (71)申请人 福建江夏学院 地址 350108 福建省福州市闽侯县福州地 区大学新校区溪 源宫路2号 (72)发明人 连仁包　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 蔡学俊　薛金才 (51)Int.Cl. G06V 20/13(2022.01) G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 基于测地距离场与多折线拟合的道路提取 方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于测地距离场与多折 线拟合的道路提取方法及系统， 系统包括基于自 适应圆形模板的人工种子点调整和道路宽度测 算模块、 道路显著图计算模块、 柔性道路中心概 率估计模 块、 基于Gauss ‑Seidel迭代的测地距 离 场快速生 成模块、 基于测地距离场的测地线反向 跟踪模块和多折线道路中心拟合模块； 应用本技 术方案可实现通过快速生成测地距离场提取种 子点间的测地线， 算法效率高， 利用多折线拟合 道路的几何特 征， 算法具有一定的抗噪能力。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114565857 A 2022.05.31 CN 114565857 A 1.基于测地距离场与多折线拟合的道路提取方法及系统， 其特征在于， 系统包括基于 自适应圆形模板的人工种子点调整和道路宽度测算模块、 道路显著图计算模块、 柔性道路 中心概率估计模块、 基于Gauss ‑Seidel迭代的测地距离场快速生成模块、 基于测地距离场 的测地线反向跟踪模块和多折线道路中心拟合模块； 包括以下步骤： 步骤1， 通过Sobel边缘检测获得图像边缘， 并归一化Sobel边缘， 即 其中E 为Sobel图像边 缘； 步骤2， 道路宽度估算和人工种子点调整； 设置初始半径为1， 以人工种子点及其8领域 的像素为圆心， 生 成9个圆， 分别计算每个圆范围内的图像边缘累积值， 获得累积的最小值， 如果该值大于 半径， 则返回半径 值减1， 否则半径加1， 再将人工种子点移到具有最小边缘累 积值的圆心， 重新以人工种子点及其8领域的像素为圆心， 生 成9个圆， 按照以上规则开始 新 的一轮计算； 在道路特征明显的区域， 算法能获得同时相切于道路两边的圆， 最终将人工种 子点调整到道路中心， 并返回道路的宽度； 经过该步骤后， 起止两个种子点均被调整到了路 面中心； 步骤3， 计算道路显著图； 设f为图像强度， 是一个二维坐标空间到一维实数空间的映射 函数f: 其中Ω＝[0,1]2为图像域， 道路显著图 其中c表示起 始种子点处最佳圆形模板内的图像灰度均值， ε是一个很小的实数， 以防道路显著图在某些 位置消失； 步骤4， 计算柔性道路中心概率图； 计算 公式为 其 中K为高斯核函数， n＝r ×r， 即像素x周围的像素个数， r 为起始种子点处最佳模板 半径， W为 道路显著， 一种道路概率,xi为像素x周围的第i个像素坐标； 而传统的道路中心密度估计中 的W为道路标签， 非0即1， 称P为 柔性道路中心概 率密度； 步骤5， 定义测地线； γ是连接起止种子点的任意一条曲线， 则测地线γ*是连接两点之 间所有曲线中带权长度最短的曲线， 即 其中xs,xe分别是起始和 终止种子点， 而L(γ)为曲线γ的带权路径长度， 即 其中γ (t)为曲线γ上t处的坐标,t∈[0,1]， P为 柔性道路中心概 率密度； 步骤6， 测地距离场快速生成； 为了快速计算γ*， 利用Gauss ‑Seidel迭代扫描快速生成 测地距离场U， 然后基于测地距离场U从终止种子点反向追踪测地线； 首先初始 化U的每个元 素为无穷大， 且U(xs)＝0， 其中xs为起始种子点； 定义代价矩阵U的更新公式如下： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114565857 A 2其中C为代价矩阵C＝Max(P) ‑P+ ε， a,b为： 对于一幅m ⅹn的图像， Gauss ‑Seidel迭代扫描的顺序为： (1)i＝1:m,j＝1:n,(2)i＝m: 1,j＝1:n,(3)i ＝m:1,j＝ n:1,(4)i ＝1:m,j＝ n:1； 步骤7， 测地线提取； 利用贪婪算法， 从终止种子点开始反向追踪到起始种子点； 让Path ＝[Xe]， x＝xe， 设U(x’)为x的8领域 中最小的测地距离， 把x ’加入Path， 让x＝x ’， 周而复始， 直到x＝Xs； 则获得的Path即为两点之间的测地线； 步骤8， 多折线拟合； 首先， 将提取的测地线分割成多个小段， 每个小段不大于10个像 素， 并将每个段中具有最大道路中心 概率的点视为控制点； 检查每对相 邻的控制点， 如果它 们太近， 则删除较小道路中心概率的控制点； 如果某个控制点的道路中心概率小于所有控 制点的道路中心概率平均值的50％， 则删除该控制点； 第二， 在线段的垂线上， 调整控制点 到最大的道路中心 概率位置； 第三， 删除控制点如果控制点为奇点， 如果控制点连接的两个 线段夹角小于150度， 且控制点左右两侧的三个控制点形成的平均矢量夹角大于150度； 注 意， 控制点删除后， 由控制点连接的两个线段自动合并为一个线段； 最后， 所有余留的控制 点和人工种子点按序连接， 作为 最终的道路中心线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114565857 A 3