بخشی از مقاله
چکیده
سامانه لیزر اسکنر متحرک زمینی قابلیت برداشت با تراکم و چگالی باالی نقاط از محیط را دارا میباشد. و این سیستم با داشتن پوشش کامل در قیاس با سامانههای لیدار هوایی، و همچنین بهرهوری بیشتر از سامانههای لیدار ثابت زمینیی ، توجه بسیاری از محققین را برای تشخیص، استخراج و بازسازی سیهبعدی عیوار را بیه خیود جلی کیرده اسیت. بیراین اساس، در این پژوهش یک روش ساده جهت استخراج عالئم راهنمیایی و راننیدگی از ابرنقیاط متیراکم لاایل از اسیکنر لیزری متحرک زمینی ارائهشده است. روش پیشنهادی شیامل سیه فیاز کلیی مییباشید: فیاز او ، مرللیه پیشپیردازش و آمادهسازی دادهها مانند لذف نقاط زمینی و نقاط نویز میباشند. فاز دوم: تبدیل فضای سهبعدی به فضیای دوبعیدی وایجاد تصویر باینری جهت لذف عوار بزرگ-مسالت مانند توده درختان، و در ادامه بازگشت به فضای سهبعدی و فیازسوم: استخراج دقیق نقاط واقع بر عوار مرتبط با عالئم راهنمایی رانندگی خواهد بود. الگوریتم ارائهشده بر روی ییک داده تست پیادهسازی شد که با احت و دقت بسیار باال سه تابلو راهنمایی رانندگی موجود در منطقیه را اسیتخراج کیرد. جهت ارزیابی الگوریتم پیشنهادی، نقاط استخراج شیده هرییک از تابلوهیا بهایورت دسیتی بیا اسیتهاده از نرمافزارهیای پردازش ابرنقاط مقایسه و بردارهای ویژه هریک از تابلوها از طریق تحلیل اجزای االی بررسیی گردیید. نتیای ارزییابی از قابلیت باالی این روش در شناسیایی و اسیتخراج نقیاط واقیع بیر عالئیم راهنمیایی و راننیدگی لکاییت دارد کیه ایین روش توانسته است 425 تعداد نقاط از تابلوی او ، 767 از تابلوی دوم و 2103 از تابلوی سوم را بازیابی کند .
واژههای کلیدی: اسکنر لیزری متحرک زمینی، ابرنقطه، استخراج عوار ، شناسایی عالئم راهنمایی و رانندگی
-1 مقدمه
با پیشرفت و توسعه شهرها، تهیه و بروز رسانی نقشههای جادهای بینشهری یکی از اولویتها و چالشهای شیهرها بیوده میباشد. لذا اطالعات جادهای دقیق برای تعداد زیادی از برنامههای کاربردی مختلف، مانند مد سازی اوتی، ایمنیی جاده، تعمیر و نگهداری جاده، خدمات مبتنی بر مکان، سیستمهای پشتیبانی راننده و ناوبری اتومبیل و دیگر کاربردهیا موردنیاز است. برای رسیدن به این اطالعات مهم، اخذ دادههای سهبعدی دقیق از جادههیا السیاس مییشیود. یکیی از روشهای جدید اخذ دادههای شهری استهاده از سیامانه اسیکنرلیزری متحیرک زمینیی میباشید. سیامانه لییزر اسیکنر 1 متحرک زمینی به دلیل برداشت با تراکم بیشتر و چگالی باالتر و پوشش کاملتر از سیامانههیای لییدار هیوایی، و همچنیین بهرهوری بیشتر از سامانههای لیدار ثابت زمینی ، توجه بسیاری از محققین را برای استخراج عوار مختلف کنیار جیاده-ها را به خود جل کرده است.
سامانه اسکنرلیزری متحرک زمینی در سا 2003 برای اولین بیار معرفیی شید، بیه دلییل ایحت بیاال، دقیت بیاال، تولییدابرنقاط با چگالی بسیار باال، تولید مد های دیجیتا ارتهاعی در سیطدقیت سیانتیمتری، ابیزار مطمینن و آینیدهداریبرای نقشهبرداری زمینی ارائه میدهد. این سامانه با استهاده از ترکی یک یا چنید لییزر اسیکنر، سیسیتم موقعییتییابیماهوارهای، والد اندازهگیری اینرسیایی ، شاخص اندازهگیری فااله و دوربیین دیجیتیا عمیل مییکننید. سیامانه لییزر اسکنر متحرک زمینی برای جمعآوری دادههای مکانی سهبعدی مسیرهای جیادهای بیرای نیوالی وسییع بیا ییک سیرعت رانندگی متوسط استهاده میشوند .به دلیل چگالی و احت باالی سیستمهای لیدار این روزها از این سیستمها بهاورت وسیع در نقشهبرداری آزادراهها، مسیرهای داخل شهری، و شناسایی عوار جادهای مورداستهاده قرار میگیرد.]1[
سامانه اسکنرلیزری متحرک زمینی قابلیت ثبت 900 - 200 نقطه در مترمربع است این در لالی است که اغل سیامانه-های لیدار هوایی 1 تا 20 نقطه در مترمربع میباشند.[2] سامانههای لیدار متحرک زمینی در مسییر لرکیت خیود عالئیم راهنمایی رانندگی، درختان، پلها، تیرها و دکلهای برق، تیرهای روشنایی، ساختمانها، خطیوط انتقیا نییرو، عیوار جادهای، و بهاورت عمده تمامی عوار قابلمشاهده با چشم غیرمسل بهاورت ابرنقاط متراکم برداشت میشیوند.[3] اخیرا از دادههای ایین سیامانه جهیت اسیتخراج و بازسیازی عیوار شیهری و بینشیهری مییتیوان بیه اسیتخراج عالئیم راهنمایی رانندگی]4[، استخراج تیرهای برق]5[ ، استخراج سط جادهها و اطالعات هندسی جادهها [6] ، اسیتخراج و مد سازی سهبعدی درختان]7[، شناسایی و مد سازی ساختمانهای شهری[8] اشاره کرد.همچنین روشهای متنوعی جهت استخراج هریک از عوار ذکرشده از دادههای اسکنرلیزری متحرک زمینی همانند تبدیل هاف [9]، الگوریتم رنسک [10]، برازش کمترین مربعات [11]، روش وکسل بنیدی و پیکسیلهیای سیهبعدی [12] استهادهشده است.
در این پژوهش، روشی جهت استخراج عالئم راهنمایی و رانندگی ارائهشده است.تشخیص و استخراج عوار زمینی از ابرنقاط متراکم دارای پیچیدگیهیای خیام مییباشید کیه در ایین پیژوهش هیدف رسیدن به روشی ساده و کارا جهت استخراج عالئم ترافیکی میباشد . لذا میتوان کارهیای پیشیین انجامشیده را در سیه دسته کلی، استهاده از معلومات قبلی، تحلیل و آنالیز اجزای االی و براساس توایهگرهای شیکلی و محتیوایی تقسییم-بندی کرد.در لا لاضر اغل روشهای شناسایی و استخراج تابلوهای راهنمایی رانندگی از دادههای لیزر اسکنر متحرک زمینی براساس معلومات قبلی شامل موقعیت، شکل و انعکاس لیزر میباشد .
برای مثا با اطالع از اینکه تابلوهیای راهنمیایی همواره نزدیک به مرز جادهها قرار میگیرند. چن و همکاران در سا 2007 روشی مبتنی بر پردازش زنجیرهای مقیاطع عرضی و قطعهبندی عوار و استنتاج ساختار خطی برای شناسایی تابلوهای ترافیکی ارائه دادند.[13]در همین راستا پو و همکاران در سا 2011 برای تشخیص تابلوهیای راهنمیایی از طرییق آنیالیز درایدی و آنیالیز شیکل اییهحهای را پیشیینهاد دادنیید .[14] کییابو و همکییاران در سییا 2014 از یییک سییاختار وکسییلی بییر روی ابرنقییاط متییراکم اسکنرلیزری متحرک زمینی استهاده کردند، روش آنها براساس آنالیز سهبعدی وکسیلهیای همسیایه، عیوار میلیهای شناسایی شدهاند .تبدیل ابرنقاط متراکم به وکسل باعث کاهش لجم دادههای اولیه شده و سرعت پردازشها روی آنها افزایش مییابد.[12]
یک سازوکار تطابق عوار سهبعدی برای شناسایی عالئم راهنمایی و رانندگی با اشکا مختلف، ناکامل و ییا مخهیی دردرختان توسط یو و همکاران در سا 2015 ارائه شد.]5[ از ویژگیهای بارز عالئیم راهنمیایی و راننیدگی انعکیاس بیاالی مواد تشکیلدهنده آنهاست که در دادههای شدت اسکنرلیزری متحرک زمینی قابلمشاهده میباشید .ایین اطالعیات شدت میتوانند بهعنوان یک معیار خوب برای جداسازی باقی عوار میلهای از عالئم راهنمایی و رانندگی باشیند.]15[ عالوه براین روشهای جنگل هاف ]16[، روشهای شکلمبنا2]17[، روشهای آموزش نظارتشیده و مورفولیوژیهیای ریاضی]18[ و روشهای به هنگام شناسایی عالئم راهنمایی و رانندگی[4] نیز برای شناسایی عالئم راهنمایی و راننیدگی توسعه یافتند.
ون و همکاران در سا 2016 روشی مبتنی برشدت برای شناسایی عوار میلیهای ارائیه دادنید .ایین روش ابتیدا نقیاطزمینی را لذف و نقاط غیرزمینی را به قطعههای جدا از هم خوشیهبنیدی مییکنید. سیس عالئیم راهنمیایی و راننیدگیبراساس آنالیز مقادیر ویژه و فیلترینگ شدت شناسایی میشوند.[19]مرالل نگارش پژوهش در پن بخش بحث شیده اسیت کیه در بخیش او نگیاه کلیی بیه موضیوع پیشینهادی و اهمییت وضرورت آن موردبحث و بررسی قرارگرفته است. بخش دوم شامل کارهای انجامشده و نتای آنها و سیس در بخیش بعیدمبانی الگوریتم پیشنهادی و بخش چهارم پیادهسازی و درنهایت قسمت آخیر پیژوهش مربیوط بیه نتیجیهگیری و ارزییابی است.
-2 الگوریتم
در این بخش به تشری روش پیشنهادی پرداخته میشود که متشکل از سه فاز عملیاتی میباشد. در فاز او پیشپردازشهای الزم برای آمادهسازی دادهها برای ورود به الگوریتم پیشنهادی توضی داده میشود . فاز دوم مربوط به مرلله واسط برای لذف تعدادی از محدودههای بههمپیوسته مانند تودهای از درختها میباشد. فاز سوم مرلله بازگشت به ابر نقطه و استخراج تابلوهای راهنمایی رانندگی توضی داده میشود. این مرالل در فلوچارت شکل - - 1 به نمایش گذاشتهشده است.
