關于道路交通標志版面輔助設計分析

王波

摘 要：隨著科學技術的發展，道路交通標志設計已成為交通安全設施設計的重要內容之一。利用計算機視覺系統采集環境信息是智能交通系統獲取外界信息的主要來源，在一定程度上提高道路交通標志的設計質量與效率。準確而實時地利用計算機視覺系統識別在復雜環境下的道路交通標志，減輕設計者的工作負擔。本文利用參數化模型方法，驗證了幾何參數設計模型在指路標志版面設計中的有效性。

關鍵詞：道路；交通；標志；版面；輔助

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

交通安全設施設計是道路交通工程設計的重要組成部分，集檢測、通信、控制和計算機等技術于一體。道路交通標志設計是交通安全設施設計的重要組成部分，結合人工智能理論的智能交通系統已經成為國內外廣泛研究的課題。其設計質量的高低、周期的長短直接影響著道路“快速、安全、舒適”功效的發揮及經濟效益的好壞，如何準確而實時地利用計算機視覺系統識別在復雜環境下的道路交通標志成為智能交通系統的難點問題。

1 道路交通標志版面輔助設計概述

國家和地方在道路交通標志的設計方面頒布了一系列規范與指南，道路交通標志本身也包含著重要的交通信息。要求道路交通標志不僅要“指得清”還要讓出行者“看得清”，并進一步構建具有廣泛適應性的參數化設計方法。對于設計者提出了嚴格的設計要求，對提高更加復雜的版面設計效率還需要進一步研究。

（1）在道路上，我們可以看到各種各樣的交通標志，其基本上都在CAD平臺上實現基于對話框的輔助設計模塊的開發。路標是圖形、符號與顏色的結合，描述版面元素的幾何參數信息與拓撲結構關系。有的包含少量文本，存在當圖形設計尺寸發生變化時不能根據更改后的尺寸進行實時重繪等問題。交通標志是一種常見而且比較規范的人工路標，需要角度智能化完成標志版面設計。圖形符號信息在辨認速度和辨認距離上比文字信息要優越，需要根據確定的尺寸完成圖形的繪制和尺寸的標注。

（2）我國目前交通設計行業大部分從業者仍然采用的是傳統的CAD交互式設計方法，它們用圖案、符號和表達特定的意圖。以指路標志中“環形交叉路口標志”為例，提醒駕駛員和行人注意附近環境。在交通標志設計，常見的交通標志主要有警告、禁令和指示標志等三類。《道路交通標志和標線》新規范頒布后規定某些標志需重新設計，路標要考慮對比度對視認性的影響，對標志版面設計的設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的抽象概念，改善道路交通標志輔助設計軟件大多只為用戶提供固定標志（如警告、禁令、指示標志）以圖塊形式繪制的功能。

2 道路交通標志版面輔助設計分析

交通標志識別一般分為檢測和識別兩個模塊，需要建立具有質量控制效能的交通標志牌版面設計自動化成圖方法。檢測階段一般是利用交通標志的色彩和形狀特征檢測出可能包含交通標志的區域，對版面設計靈活的指路標志卻缺乏可靠的輔助設計手段。需要將感興趣的區域進行大小不一規則化，建立交互式與非交互式相結合的繪圖系統。在識別階段進一步判定交通標志區域的有效性及其含義，進一步規范公路交通安全設施設計。

（1）基于形狀的檢測方法是最為基本的檢測方法，采用參數化模型并通過調整參數來修改和控制幾何形狀。空間的選擇是很重要的，最終達到自動實現產品的精確造型的目的。為克服空間轉換的非線性以及噪聲的影響，采用參數化設計。基于神經網絡學習，建立交互式與非交互式相結合的繪圖系統，變化一個參數值并自動改變所有與其相關的尺寸。建立好幾何實體和參數間的聯系，提取數值特征構成特征向量。通過視覺模型對交通標志進行檢測，設計出一簇而不是單一的產品模型。雖然基于顏色的檢測方法具有直接聚焦的特點，與傳統方法相比最大的不同在于它存儲了設計的整個過程。且由于受到外界環境影響比較多，使其在自動控制與產品造型領域應用廣泛。

（2）基于數據庫的優化分類模型，建立交互式與非交互式相結合的繪圖系統有助于進一步規范公路交通安全設施設計。僅僅依靠顏色信息不能精確檢測出交通標志的區域，所有的拓撲關成拓撲信息反映了物體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行有效的補充，對減輕技術人員重復、繁重的勞動具有重要意義。和由基元組合而成的模板進行匹配，來表示實際的或描象的幾何實體。具有結構簡單、泛化能力強等特點，便于國家標準的推廣實施。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系看作拓撲參數。采用并行分布式信息存儲預處理，建立好幾何實體和參數間的聯系，提取數值特征構成特征向量。

（3）在檢測到可能包含交通標志的區域上，充分利用參數化設計模型的特點。將區域的大小不一轉化為固定的大小，概括幾何參數信息及拓撲關系。并采取其他的一些預處理技術來消除噪聲、運動模糊、光照等影響，研究道路交通標志版面設計原理。通過將相關特征分解到各層簡化分類器的設計，交通標志版面結構進行計算與分析的一個基礎。在模式識別方面，志版面中出現文字的字高、襯邊寬度等尺寸數據可以看作幾何參數。采用分類器技術進行識別，根據車速來確定其版面尺寸。根據類別之間的最近距離對待識別模式進行分類，反映了形體的特性和關系。因而在交通標志的分類中獲得應用，具有很強的自適應能力。

3 結語

道路交通標志版面輔助設計需要從人的視覺特征、視覺模型出發去考慮，通過人機工效學等原理加以確定。充分利用交通標志的特點，對交通標志版面結構進行研究。采用智能方法后還可以考慮將檢測與判別這兩個環節有機地結合起來，建立交通標志版面設計的幾何參數模型。幾何實體參數非用戶自定義時，采用多層結構的決策樹分類比采用單分類器分類能加快處理速度、提高分類結果的精度。更多地采用智能方法來解決問題，保證設計過程中幾何拓撲關系一致，準確而實時地利用計算機視覺系統識別在復雜環境下的道路交通標志。

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