关于道路交通标志版面辅助设计分析

王波

摘 要：随着科学技术的发展，道路交通标志设计已成为交通安全设施设计的重要内容之一。利用計算机视觉系统采集环境信息是智能交通系统获取外界信息的主要来源，在一定程度上提高道路交通标志的设计质量与效率。准确而实时地利用计算机视觉系统识别在复杂环境下的道路交通标志，减轻设计者的工作负担。本文利用参数化模型方法，验证了几何参数设计模型在指路标志版面设计中的有效性。

关键词：道路；交通；标志；版面；辅助

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0124-01

交通安全设施设计是道路交通工程设计的重要组成部分，集检测、通信、控制和计算机等技术于一体。道路交通标志设计是交通安全设施设计的重要组成部分，结合人工智能理论的智能交通系统已经成为国内外广泛研究的课题。其设计质量的高低、周期的长短直接影响着道路“快速、安全、舒适”功效的发挥及经济效益的好坏，如何准确而实时地利用计算机视觉系统识别在复杂环境下的道路交通标志成为智能交通系统的难点问题。

1 道路交通标志版面辅助设计概述

国家和地方在道路交通标志的设计方面颁布了一系列规范与指南，道路交通标志本身也包含着重要的交通信息。要求道路交通标志不仅要“指得清”还要让出行者“看得清”，并进一步构建具有广泛适应性的参数化设计方法。对于设计者提出了严格的设计要求，对提高更加复杂的版面设计效率还需要进一步研究。

（1）在道路上，我们可以看到各种各样的交通标志，其基本上都在CAD平台上实现基于对话框的辅助设计模块的开发。路标是图形、符号与颜色的结合，描述版面元素的几何参数信息与拓扑结构关系。有的包含少量文本，存在当图形设计尺寸发生变化时不能根据更改后的尺寸进行实时重绘等问题。交通标志是一种常见而且比较规范的人工路标，需要角度智能化完成标志版面设计。图形符号信息在辨认速度和辨认距离上比文字信息要优越，需要根据确定的尺寸完成图形的绘制和尺寸的标注。

（2）我国目前交通设计行业大部分从业者仍然采用的是传统的CAD交互式设计方法，它们用图案、符号和表达特定的意图。以指路标志中“环形交叉路口标志”为例，提醒驾驶员和行人注意附近环境。在交通标志设计，常见的交通标志主要有警告、禁令和指示标志等三类。《道路交通标志和标线》新规范颁布后规定某些标志需重新设计，路标要考虑对比度对视认性的影响，对标志版面设计的设计效率和可靠性提出了更高的要求。还要考虑颜色所能表达的抽象概念，改善道路交通标志辅助设计软件大多只为用户提供固定标志（如警告、禁令、指示标志）以图块形式绘制的功能。

2 道路交通标志版面辅助设计分析

交通标志识别一般分为检测和识别两个模块，需要建立具有质量控制效能的交通标志牌版面设计自动化成图方法。检测阶段一般是利用交通标志的色彩和形状特征检测出可能包含交通标志的区域，对版面设计灵活的指路标志却缺乏可靠的辅助设计手段。需要将感兴趣的区域进行大小不一规则化，建立交互式与非交互式相结合的绘图系统。在识别阶段进一步判定交通标志区域的有效性及其含义，进一步规范公路交通安全设施设计。

（1）基于形状的检测方法是最为基本的检测方法，采用参数化模型并通过调整参数来修改和控制几何形状。空间的选择是很重要的，最终达到自动实现产品的精确造型的目的。为克服空间转换的非线性以及噪声的影响，采用参数化设计。基于神经网络学习，建立交互式与非交互式相结合的绘图系统，变化一个参数值并自动改变所有与其相关的尺寸。建立好几何实体和参数间的联系，提取数值特征构成特征向量。通过视觉模型对交通标志进行检测，设计出一簇而不是单一的产品模型。虽然基于颜色的检测方法具有直接聚焦的特点，与传统方法相比最大的不同在于它存储了设计的整个过程。且由于受到外界环境影响比较多，使其在自动控制与产品造型领域应用广泛。

（2）基于数据库的优化分类模型，建立交互式与非交互式相结合的绘图系统有助于进一步规范公路交通安全设施设计。仅仅依靠颜色信息不能精确检测出交通标志的区域，所有的拓扑关成拓扑信息反映了物体几何元素之问的邻接。利用图像梯度的基于形状的方法能对以上事件进行有效的补充，对减轻技术人员重复、繁重的劳动具有重要意义。和由基元组合而成的模板进行匹配，来表示实际的或描象的几何实体。具有结构简单、泛化能力强等特点，便于国家标准的推广实施。识别带有噪声或变形的输入模式，将版面中各实体间的位置关系看作拓扑参数。采用并行分布式信息存储预处理，建立好几何实体和参数间的联系，提取数值特征构成特征向量。

（3）在检测到可能包含交通标志的区域上，充分利用参数化设计模型的特点。将区域的大小不一转化为固定的大小，概括几何参数信息及拓扑关系。并采取其他的一些预处理技术来消除噪声、运动模糊、光照等影响，研究道路交通标志版面设计原理。通过将相关特征分解到各层简化分类器的设计，交通标志版面结构进行计算与分析的一个基础。在模式识别方面，志版面中出现文字的字高、衬边宽度等尺寸数据可以看作几何参数。采用分类器技术进行识别，根据车速来确定其版面尺寸。根据类别之间的最近距离对待识别模式进行分类，反映了形体的特性和关系。因而在交通标志的分类中获得应用，具有很强的自适应能力。

3 结语

道路交通标志版面辅助设计需要从人的视觉特征、视觉模型出发去考虑，通过人机工效学等原理加以确定。充分利用交通标志的特点，对交通标志版面结构进行研究。采用智能方法后还可以考虑将检测与判别这两个环节有机地结合起来，建立交通标志版面设计的几何参数模型。几何实体参数非用户自定义时，采用多层结构的决策树分类比采用单分类器分类能加快处理速度、提高分类结果的精度。更多地采用智能方法来解决问题，保证设计过程中几何拓扑关系一致，准确而实时地利用计算机视觉系统识别在复杂环境下的道路交通标志。

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