關(guān)于道路交通標(biāo)志版面輔助設(shè)計分析

王波

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，道路交通標(biāo)志設(shè)計已成為交通安全設(shè)施設(shè)計的重要內(nèi)容之一。利用計算機視覺系統(tǒng)采集環(huán)境信息是智能交通系統(tǒng)獲取外界信息的主要來源，在一定程度上提高道路交通標(biāo)志的設(shè)計質(zhì)量與效率。準(zhǔn)確而實時地利用計算機視覺系統(tǒng)識別在復(fù)雜環(huán)境下的道路交通標(biāo)志，減輕設(shè)計者的工作負(fù)擔(dān)。本文利用參數(shù)化模型方法，驗證了幾何參數(shù)設(shè)計模型在指路標(biāo)志版面設(shè)計中的有效性。

關(guān)鍵詞：道路；交通；標(biāo)志；版面；輔助

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0124-01

交通安全設(shè)施設(shè)計是道路交通工程設(shè)計的重要組成部分，集檢測、通信、控制和計算機等技術(shù)于一體。道路交通標(biāo)志設(shè)計是交通安全設(shè)施設(shè)計的重要組成部分，結(jié)合人工智能理論的智能交通系統(tǒng)已經(jīng)成為國內(nèi)外廣泛研究的課題。其設(shè)計質(zhì)量的高低、周期的長短直接影響著道路“快速、安全、舒適”功效的發(fā)揮及經(jīng)濟(jì)效益的好壞，如何準(zhǔn)確而實時地利用計算機視覺系統(tǒng)識別在復(fù)雜環(huán)境下的道路交通標(biāo)志成為智能交通系統(tǒng)的難點問題。

1 道路交通標(biāo)志版面輔助設(shè)計概述

國家和地方在道路交通標(biāo)志的設(shè)計方面頒布了一系列規(guī)范與指南，道路交通標(biāo)志本身也包含著重要的交通信息。要求道路交通標(biāo)志不僅要“指得清”還要讓出行者“看得清”，并進(jìn)一步構(gòu)建具有廣泛適應(yīng)性的參數(shù)化設(shè)計方法。對于設(shè)計者提出了嚴(yán)格的設(shè)計要求，對提高更加復(fù)雜的版面設(shè)計效率還需要進(jìn)一步研究。

（1）在道路上，我們可以看到各種各樣的交通標(biāo)志，其基本上都在CAD平臺上實現(xiàn)基于對話框的輔助設(shè)計模塊的開發(fā)。路標(biāo)是圖形、符號與顏色的結(jié)合，描述版面元素的幾何參數(shù)信息與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系。有的包含少量文本，存在當(dāng)圖形設(shè)計尺寸發(fā)生變化時不能根據(jù)更改后的尺寸進(jìn)行實時重繪等問題。交通標(biāo)志是一種常見而且比較規(guī)范的人工路標(biāo)，需要角度智能化完成標(biāo)志版面設(shè)計。圖形符號信息在辨認(rèn)速度和辨認(rèn)距離上比文字信息要優(yōu)越，需要根據(jù)確定的尺寸完成圖形的繪制和尺寸的標(biāo)注。

（2）我國目前交通設(shè)計行業(yè)大部分從業(yè)者仍然采用的是傳統(tǒng)的CAD交互式設(shè)計方法，它們用圖案、符號和表達(dá)特定的意圖。以指路標(biāo)志中“環(huán)形交叉路口標(biāo)志”為例，提醒駕駛員和行人注意附近環(huán)境。在交通標(biāo)志設(shè)計，常見的交通標(biāo)志主要有警告、禁令和指示標(biāo)志等三類?！兜缆方煌?biāo)志和標(biāo)線》新規(guī)范頒布后規(guī)定某些標(biāo)志需重新設(shè)計，路標(biāo)要考慮對比度對視認(rèn)性的影響，對標(biāo)志版面設(shè)計的設(shè)計效率和可靠性提出了更高的要求。還要考慮顏色所能表達(dá)的抽象概念，改善道路交通標(biāo)志輔助設(shè)計軟件大多只為用戶提供固定標(biāo)志（如警告、禁令、指示標(biāo)志）以圖塊形式繪制的功能。

2 道路交通標(biāo)志版面輔助設(shè)計分析

交通標(biāo)志識別一般分為檢測和識別兩個模塊，需要建立具有質(zhì)量控制效能的交通標(biāo)志牌版面設(shè)計自動化成圖方法。檢測階段一般是利用交通標(biāo)志的色彩和形狀特征檢測出可能包含交通標(biāo)志的區(qū)域，對版面設(shè)計靈活的指路標(biāo)志卻缺乏可靠的輔助設(shè)計手段。需要將感興趣的區(qū)域進(jìn)行大小不一規(guī)則化，建立交互式與非交互式相結(jié)合的繪圖系統(tǒng)。在識別階段進(jìn)一步判定交通標(biāo)志區(qū)域的有效性及其含義，進(jìn)一步規(guī)范公路交通安全設(shè)施設(shè)計。

（1）基于形狀的檢測方法是最為基本的檢測方法，采用參數(shù)化模型并通過調(diào)整參數(shù)來修改和控制幾何形狀。空間的選擇是很重要的，最終達(dá)到自動實現(xiàn)產(chǎn)品的精確造型的目的。為克服空間轉(zhuǎn)換的非線性以及噪聲的影響，采用參數(shù)化設(shè)計?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，建立交互式與非交互式相結(jié)合的繪圖系統(tǒng)，變化一個參數(shù)值并自動改變所有與其相關(guān)的尺寸。建立好幾何實體和參數(shù)間的聯(lián)系，提取數(shù)值特征構(gòu)成特征向量。通過視覺模型對交通標(biāo)志進(jìn)行檢測，設(shè)計出一簇而不是單一的產(chǎn)品模型。雖然基于顏色的檢測方法具有直接聚焦的特點，與傳統(tǒng)方法相比最大的不同在于它存儲了設(shè)計的整個過程。且由于受到外界環(huán)境影響比較多，使其在自動控制與產(chǎn)品造型領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

（2）基于數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化分類模型，建立交互式與非交互式相結(jié)合的繪圖系統(tǒng)有助于進(jìn)一步規(guī)范公路交通安全設(shè)施設(shè)計。僅僅依靠顏色信息不能精確檢測出交通標(biāo)志的區(qū)域，所有的拓?fù)潢P(guān)成拓?fù)湫畔⒎从沉宋矬w幾何元素之問的鄰接。利用圖像梯度的基于形狀的方法能對以上事件進(jìn)行有效的補充，對減輕技術(shù)人員重復(fù)、繁重的勞動具有重要意義。和由基元組合而成的模板進(jìn)行匹配，來表示實際的或描象的幾何實體。具有結(jié)構(gòu)簡單、泛化能力強等特點，便于國家標(biāo)準(zhǔn)的推廣實施。識別帶有噪聲或變形的輸入模式，將版面中各實體間的位置關(guān)系看作拓?fù)鋮?shù)。采用并行分布式信息存儲預(yù)處理，建立好幾何實體和參數(shù)間的聯(lián)系，提取數(shù)值特征構(gòu)成特征向量。

（3）在檢測到可能包含交通標(biāo)志的區(qū)域上，充分利用參數(shù)化設(shè)計模型的特點。將區(qū)域的大小不一轉(zhuǎn)化為固定的大小，概括幾何參數(shù)信息及拓?fù)潢P(guān)系。并采取其他的一些預(yù)處理技術(shù)來消除噪聲、運動模糊、光照等影響，研究道路交通標(biāo)志版面設(shè)計原理。通過將相關(guān)特征分解到各層簡化分類器的設(shè)計，交通標(biāo)志版面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算與分析的一個基礎(chǔ)。在模式識別方面，志版面中出現(xiàn)文字的字高、襯邊寬度等尺寸數(shù)據(jù)可以看作幾何參數(shù)。采用分類器技術(shù)進(jìn)行識別，根據(jù)車速來確定其版面尺寸。根據(jù)類別之間的最近距離對待識別模式進(jìn)行分類，反映了形體的特性和關(guān)系。因而在交通標(biāo)志的分類中獲得應(yīng)用，具有很強的自適應(yīng)能力。

3 結(jié)語

道路交通標(biāo)志版面輔助設(shè)計需要從人的視覺特征、視覺模型出發(fā)去考慮，通過人機工效學(xué)等原理加以確定。充分利用交通標(biāo)志的特點，對交通標(biāo)志版面結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。采用智能方法后還可以考慮將檢測與判別這兩個環(huán)節(jié)有機地結(jié)合起來，建立交通標(biāo)志版面設(shè)計的幾何參數(shù)模型。幾何實體參數(shù)非用戶自定義時，采用多層結(jié)構(gòu)的決策樹分類比采用單分類器分類能加快處理速度、提高分類結(jié)果的精度。更多地采用智能方法來解決問題，保證設(shè)計過程中幾何拓?fù)潢P(guān)系一致，準(zhǔn)確而實時地利用計算機視覺系統(tǒng)識別在復(fù)雜環(huán)境下的道路交通標(biāo)志。

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