在日本，通過(guò)使用移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)和地面激光掃描儀測(cè)量和積累了大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)（空間中的一組數(shù)據(jù)點(diǎn)），并被用于公共工程。然而，這種海量數(shù)據(jù)在未處理和非結(jié)構(gòu)化狀態(tài)下的用途有限。幸運(yùn)的是，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)使“完成圖計(jì)劃”（用顯示建筑對(duì)象的完整幾何形狀）自動(dòng)提取特征來(lái)構(gòu)建。
今年年初，以日本法政大學(xué)（Hosei University）教授Ryuichi Imai為首的日本研究人員提出了一種利用高精度3D（HD）地圖數(shù)據(jù)提取道路特征的方法。然而，該方法僅適用于路線圖的已開(kāi)發(fā)部分。雖然這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)基于深度學(xué)習(xí)的識(shí)別來(lái)解決，但仍需要大量手動(dòng)準(zhǔn)備的高質(zhì)量訓(xùn)練數(shù)據(jù)。
據(jù)外媒報(bào)道，Imai教授與大阪經(jīng)濟(jì)大學(xué)（Osaka University of Economics）的Kenji Nakamura，攝南大學(xué)（Setsunan University）的Yoshinori Tsukada，日本地圖平臺(tái)開(kāi)發(fā)商Dynamic Map Platform的Noriko Aso，以及法政大學(xué)的Jin Yamamoto聯(lián)合開(kāi)發(fā)出新算法來(lái)自動(dòng)化訓(xùn)練數(shù)據(jù)生成過(guò)程，并構(gòu)建了一個(gè)從高精地圖自動(dòng)提取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建的道路特征識(shí)別模型。
圖片來(lái)源：法政大學(xué)
Imai教授解釋道：“目前，人們需要通過(guò)視覺(jué)檢查點(diǎn)云數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別道路特征，因?yàn)橛?jì)算機(jī)無(wú)法識(shí)別它們。但是使用我們提出的方法，特征提取可以自動(dòng)完成，包括未開(kāi)發(fā)的道路地圖部分的特征。”
在此項(xiàng)研究中，研究人員首先使用CloudCompare軟件將地表從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中分離出來(lái)，然后從高精地圖生成區(qū)域數(shù)據(jù)并提取特征的組成點(diǎn)。同時(shí)這些點(diǎn)被指定為道路標(biāo)志或交通信號(hào)燈，而其余數(shù)據(jù)采用其他標(biāo)簽。然后，構(gòu)成點(diǎn)對(duì)應(yīng)的區(qū)域數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行擴(kuò)展，生成訓(xùn)練數(shù)據(jù)。利用這一點(diǎn)，研究人員進(jìn)一步生成了點(diǎn)云投影圖像，且最后使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)通過(guò)YOLOv3對(duì)象檢測(cè)算法構(gòu)建出識(shí)別模型。該模型可以根據(jù)聚類點(diǎn)檢測(cè)道路特征，而非使用CloudCompare為地面識(shí)別的聚類點(diǎn)。
建立了計(jì)算框架后，研究人員在靜岡縣（Shizuoka Prefecture）一條有65個(gè)路標(biāo)、46個(gè)紅綠燈和噪聲特征的道路上進(jìn)行了1.5公里的示范實(shí)驗(yàn)。研究人員使用25個(gè)路標(biāo)和168個(gè)紅綠燈來(lái)訓(xùn)練他們的識(shí)別模型，并分別使用36和24張圖像來(lái)計(jì)算算法確定準(zhǔn)確度。
圖片來(lái)源：法政大學(xué)
研究人員發(fā)現(xiàn)，路標(biāo)的準(zhǔn)確率、召回率和F測(cè)量值分別為0.84、0.75和0.79，交通燈的準(zhǔn)確率、召回率和F值分別為1.00、0.75和0.86，表明誤判為零。所提出模型的精度顯示高于現(xiàn)有模型。
Imai教授最后強(qiáng)調(diào)了這項(xiàng)工作的未來(lái)意義：“由點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建的產(chǎn)品模型將能夠?qū)崿F(xiàn)城市空間的數(shù)字孿生環(huán)境，并定期更新路線圖。這對(duì)于管理和減少道路檢查期間的交通限制和道路封閉必不可少。該技術(shù)有望減少人們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂玫缆?、城市和其他基礎(chǔ)設(shè)施的時(shí)間成本?！?/p>
