基于MATLAB的交通标志设计方法研究.pdf

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1、基于 MATLAB的交通标志设计方法研究交通标志设计分析与梳理交通标志体系的设计应该是高度自动化和层次化的劳动，而目前交通标志设计还基本处于较低的层次，即对每一块标志板的单独设计， 并没有达到系统化设计的高度自动化的阶段。从理论上讲，对于一个既定的路网，应该有一套合适的规则，从而自动判断在何时何地， 设置何种标志， 从而最大程度免去人工的具体操作。这有两个好处，一是可以降低设计者的劳动强度，二是避免个体差异传递到设计结果中。一 般交通 标志 设计者 使用Coreldraw、 Photoshop、AutoCAD等公共图形设计软件来直接设计交通标志，涉及到单位调节、各要素之间的排列组合、调整，实际

2、上是一种形式上数字化的手工操作，容易偏离规范要求，难以控制设计质量，这就对专业的交通版面标志设计软件提出了现实需求。刘会学曾经在1996年研究过交通标志计算机辅助设计系统TSCAD ，并在首都机场高速公路等路段的标志设计中应用1 ，但没有将相关性高的标志整体考虑。 之后对于交通标志设计软件的开发，大多比较侧重于结构安全，或者信息阈值的研究2 ，而对版面设计质量控制和标志之间的系统性重视不够。综合来看， 交通标志的设计是综合定量、自由取量和完全自由的平面设计，后者是一种创新型的设计，不便进行自动化、机械化。指路标志的版面一般都是矩形，但是地名、字体大小、字数等都依据路网结构、设计车速确定。可见，

3、即使在一块交通标志中，也是常量和变量的组合。图 1 表达了交通标志的参数与外部环境（特别是路网条件）的相关性，标志的颜色和形状高度依赖于标志类型。图 1 交通标志的参数与设计条件、环境的关系1、MATLAB简介和交通标志特性分析1.1MATLAB简介MATLAB是一款功能非常强大的数学软件，可以进行各种科学计算和程序开发，在航空航天、数理统计、模拟仿真等方面都有深入的应用。一般而言，MATLAB在交通标志的识别中研究较多， 属于图像分析处理的范畴，本文的研究范围处于设计阶段。MATLAB与以大众设计软件的区别就在于可以将设计步骤编程、打包，对实际设计者展现有限的、友好的交互设计界面，从而严格地

4、、精细地控制设计质量，而且由于MATLAB的数据库功能， 可面向路网、 交通管理措施以及相关地名的拓扑结构进行体系化的自动设计， 为系统化设计的发展方向提供良好的技术支持，这就是MATLAB区别于其他平面设计软件的巨大发展前景。1.2 相关标准和交通标志特性分析各 国 都 有各 自 的 道 路交 通 标 志方 面 的 规 范和 标 准 。ManualonUniformTrafficControlDevices（MUTCD ）3 是美国的交通控制设施标准，其中第二部分是关于交通标志的标准，普遍应用的是 2003 版， 现已经出版最新的2009 版。 GB57684是中国的道路交通标志表现标准，广

5、泛应用的是1999版，现已经出版最新的2009版，并对国家高速公路网的标志进行了大力整合。从目前已有的交通标志规范而言，并没有对交通标志的设计过程制定严格的操作标准，往往造成各种设计方法之间的不兼容和不协调。 由于计算机软件技术的飞速发展，各种设计软件的综合性和可操作性造成了设计者各自的使用惯性。交通标志相比较其他的设计而言，具有如下几点特征。平面性：首先，交通标志是供驾驶员在驾驶途中阅读的，是传递交通信息的介质， 所表达的信息有可能会影响到驾驶员的驾驶行为。一般的交通标志都是平面的，而且平面类型有所限制，一般以矩形、圆形、三角形等规则平面居多。规范指导性：交通标志要严格按照规范进行设计， 尽

6、可能在大的区域内保证不同背景的驾驶员都能正确理解标志所传达的信息。有限选择性： 一般对于交通标志中的指路标志和辅助标志，设计人员有一定的设计自由，其他的交通标志一般都严格遵循规范格式。位置相关性： 交通标志在路网中的位置、 路段纵向和横向位置等都是其设计依据。系统性：位置上临近的交通标志之间往往具有信息搭接关系，这点在指路标志上体现最突出。2、设计方法在 介 绍 具体 的 设 计 方法 之 前 先简 单 介 绍 几个 主 要 的MATLAB 语句 5 及其属性。2.1 常用的 MATLAB 语句在利用MATLAB进行交通标志设计过程中，经常用到的MATLAB语句主要有rectangle,pat

7、ch,text,line,axes,imshow等。可以通过设置这些语句里的属性值和语句之间的组合设计各种交通标志。首先对变量名赋值， 后续语句调用变量名即可， 这是一般的编程技巧。但是这里推荐常量也在程序段首部赋值，并作适当标注， 保证程序的易于修改和易读性。 Rectangle：画矩形或者椭圆，这个语句在交通标志设计当中非常有用， 特别是指示标志和指路标志设计中。主要属性有position,facecolor,linestyle,curvature等，分别定义位置、颜色、线型和圆角曲率。在一定情况下还可以画圆。 Patch ：定义较复杂的版面， 需要输入较多的点坐标，但是自由度较 rect

8、angle大； Text：标注文本，主要属性有position,FontName,FontSize等，可对文本位置、字号、字体以及颜色等属性进行设定；这里需要注意的是字体的问题。交通标志设计有专门的字体文件，需要将此文件保存到Windows的字体库中， MATLAB 可以通过操作系统的字体库进行调用。 Line ：对于简单的线条可以通过line 实现，主要的属性有linewidth和 color等。Imshow:展示设计结果。 Axis: 这是一个非常重要的语句，是以上各个语句设计的要素继承的基础。通过axisoff ；语句可以保证平面的垂直的两个方向的比例尺一致，保证版面正确美观。2.2 设

9、计方法在 MATLAB 的 Editor编辑器中编辑交通标志的设计代码，并进行调试， 排除语法上和逻辑上的错误之后保存。保存的文件名最好和标准中的标志版面的编号保持一致，便于设计时调用搜寻。当然， .m 文件可以在任何一种文字编辑器中录入，只要执行时利用 MATLAB 的 Editor编辑器即可。 在有需要的地方， 可以进行尺寸标注。这个功能可以通过line ，arrow等语句实现。标注的数据可直接调用之前的设计参数，避免多处修改可能导致的矛盾。每个程序段都是一个.m 文件，按 F5 执行代码，生成新窗口，显示设计结果，可通过另存为命令保存为需要的格式，如.jpg等。本文给出了一个具有代表性的

10、版面的设计代码段和相应的设计结果（ .jpg 格式图片）。3、案例以下是高速公路路名编号标志的设计程序段及各自的设计结果：clear;clc;closeall;figure(Units,centimeters,position,4,6,16,12);axisequal; rectangle(position,2,1,4,3,facecolor,g,linestyle,none,curvature,0.08); rectangle(position,2.1,3.015,3.8,0.87,facecolor,r,curvature,0.02); rectangle(position,2.1,1.1

11、,3.8,2.8,.linewidth,5.2,edgecolor,w,curvature,0.06); rectangle(position,2.1,3,3.8,0.02,edgecolor,w,facecolor,w); text(2.636,3.45,国家高速 ,FontName,交通标志专用字体 ,Fontsize,50,color,w); text(3.2,2.5,G2,FontName,交通标志专用字体,Fontsize,90,color,w); text(2.6,1.6, 高速,FontName,交通标志专用字体,Fontsize,60,color,w); axisoff; 图 2 转换成 JPEG 格式的高速公路路名编号标志4、结束语本文利用 MATLAB 软件实现了交通标志的设计，从而避免了繁琐的排列、调节等细节工作，大大提高了设计效率，从而可以将设计人员大量的时间和精力集中于关键问题的分析、思考，如地名的选择、路网协调等。笔者给出了十字路口警告标志和高速公路路名编号标志的设计代码， 并且给出了相应设计结果。交通标志的设计应当是以路网条件为基础、 技术规范为准则的系统化设计行为。高度的自动化、专业化的交通标志设计软件将是今后的发展方向。