一種城市環境中導向交通標線識別系統及方法
2023-10-04 06:28:54 1
一種城市環境中導向交通標線識別系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種城市環境中導向交通標線識別系統及方法,為了實現無人駕駛車對路面導向標識的主動認知，本發明包括圖像採集單元，獲取在道路上拍攝的圖像信息；導向交通標線提取單元，將從圖像採集單元獲取的圖像中導向交通標線的區域提取出來；資料庫單元，存儲導向交通標線標識；導向交通標線識別單元，將導向交通標線提取單元提取的導向交通標線圖形與資料庫單元的導向交通標線標識對比，並將圖形的識別結果傳給車載控制單元；車載控制單元，根據導向交通標線識別單元的識別結果做出車輛行駛指令。該系統方法實現無人車對路面標識的主動認知，用二維獨立分量分析方法降低特徵維數，最近分類器分類交通標線的類別，該方法求取的特徵維數低，分類準確率高。
【專利說明】一種城市環境中導向交通標線識別系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於一種圖像識別系統，具體涉及到一種可以識別城市道路上標識的交通標線，用於指導無人駕駛汽車對於路面環境的感知，智能決策行駛的路線及遵從交通法律和法規。
【背景技術】
[0002]目前，在無人駕駛車和主動安全領域，對車輛行駛的環境信息感知要求提高，不但要根據車載的各種傳感器信息，獲得車輛周圍影響行車的障礙物信息，還要根據車輛所處的環境，智能決策行駛的路線及遵從交通法律和法規。
[0003]在城市道路環境中的十字交通路口，一般均有標畫於路面上的各種線條、箭頭、文字、突起路標和輪廓標等構成的交通標線，用於管制和引導交通。為了使車輛行駛到交通路口之前，能正確的進入要行駛的車道，如車輛要左轉，要提前進入左轉車道；車輛要右轉，需提前進入右轉車道等。在車輛行駛的道路中常出現菱形，表明前方有人行橫道，需減速慢行。車輛行駛中，應該遵守這些基本的交通駕駛規則，保證自身和他人的安全。
[0004]然而，目前，對地面上的交通標線識別系統研究較少，特別是在無人駕駛車和主動安全的應用中。為此，提出一種城市環境中導向交通標線的識別算法，適用於無人駕駛車和主動安全對地面標記感知的需要。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術的不足，本發明提供一種城市環境中導向交通標線識別系統及方法，實現對路面導向標識的主動認知。
[0006]本發明的技術方案是:一種城市環境中導向交通標線識別系統，其特徵在於:包括圖像採集單元，獲取在道路上拍攝的圖像信息；導向交通標線提取單元，將從圖像採集單元獲取的圖像中導向交通標線的區域提取出來；資料庫單元，存儲導向交通標線標識；導向交通標線識別單元，將導向交通標線提取單元提取的導向交通標線圖形與資料庫單元的導向交通標線標識對比，並將圖形的識別結果傳給車載控制單元；車載控制單元，根據導向交通標線識別單元的識別結果做出車輛行駛指令。一種城市環境中導向交通標線識別方法，其特徵在於:包括如下步驟:
[0007]步驟一、採集路面圖像，並對圖像進行直方圖均衡化處理，增強圖像對比度；
[0008]步驟二、對圖像進行自適應閾值分割，根據分割後的二值圖像得到交通標線的候選區域；
[0009]步驟三、將不同形狀類的候選交通標線圖像進行灰度化、歸一化及Gabor小波變換，得到特徵向量；用二維獨立分量分析算法降低特徵向量的維數，並利用最近鄰分類算法進行分類，獲得交通標線的類別；步驟四、將圖像中的交通標線類型信息送入車載控制單元，車載控制單元選擇正確的車道行車。
[0010]作為城市環境中導向交通標線識別方法的進一步改進，還包括如下步驟:對增強後的圖像進行逆投影變換，得到場景的俯視圖。
[0011]作為本方案的進一步改進:所述步驟二還包括，對採集的路面圖像進行Canny邊緣提取，根據分割後的二值圖像和Canny邊緣圖像，分裂和合併二值圖像，得到交通標線候選區域。
[0012]作為本方案的進一步改進:所述步驟二還包括:分裂和合併後的二值圖像，是通過查找二次分割後的二值圖像的連通區域，並根據區域形態學判斷交通標線區域和非交通標線區域。所述區域形態學選擇的區分特徵是面積、寬度、高度和佔空比。
[0013]本發明的有益效果是:逆透視變換後，用局部自適應閾值分割方法，分割出的交通標線感興趣區域圖像清晰，雜質較少，錯誤率低；根據交通標線的形狀，面積，佔空比等信息定位導向交通標線，交通標線正確定位率高；用Gabor小波變換表示交通標線的特徵,用二維獨立分量分析方法降低特徵維數，最近分類器分類交通標線的類別，該方法求取的特徵維數低，分類準確率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明【具體實施方式】的系統結構圖；
[0015]圖2為本發明【具體實施方式】的採集單元採集的原圖像的平面坐標系；
[0016]圖3為本發明【具體實施方式】的逆投影變換圖像平面坐標系；
[0017]圖4為本發明【具體實施方式】的導向交通標線的檢測流程圖；
[0018]圖5為本發明【具體實施方式】的導向交通標線的識別流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發明的【具體實施方式】如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理、製造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
[0020](I)首先從車載相機中獲取連續圖像，然後直方圖均衡化方法，增強圖像的對比度，使圖像中交通標線區域更加容易分辨。
[0021](2)將增強後的圖像進行逆投影變換，變換的具體過程如下:
[0022]假設相機安裝在車輛的前方，基本與水平面保持平行，如附圖2所示，首先定義兩個平面坐標:
[0023]I= {(U，V)} e E2表示採集到的圖像平面坐標系。
[0024]W= {(X，y, z)} e E3表示逆投影變換圖像平面坐標系。
[0025]為了獲得場景的俯瞰圖像，定義新的映射圖像V = {(X，y，0)} e W為圖像空間W中z = O的圖像平面。設定空間W的感興趣區域，用下列映射變換公式，將圖像平面映射到平面V中:
[0026]
【權利要求】
1.一種城市環境中導向交通標線識別系統，其特徵在於:包括 圖像採集單元，獲取在道路上拍攝的圖像信息； 導向交通標線提取單元，將從圖像採集單元獲取的圖像中導向交通標線的區域提取出來； 資料庫單元，存儲導向交通標線標識； 導向交通標線識別單元，將導向交通標線提取單元提取的導向交通標線圖形與資料庫單元的導向交通標線標識對比，並將圖形的識別結果傳給車載控制單元； 車載控制單元，根據導向交通標線識別單元的識別結果做出車輛行駛指令。
2.根據權利要求1所述的城市環境中導向交通標線識別方法，其特徵在於:包括如下步驟: 步驟一、採集路面圖像，並對圖像進行直方圖均衡化處理，增強圖像對比度； 步驟二、對圖像進行自適應閾值分割，根據分割後的二值圖像得到交通標線的候選區域； 步驟三、將不同形狀類的候選交通標線圖像進行灰度化、歸一化及Gabor小波變換，得到特徵向量；用二維獨立分量分析算法降低特徵向量的維數，並利用最近鄰分類算法進行分類，獲得交通標線的類別；步驟四、將圖像中的交通標線類型信息送入車載控制單元，車載控制單元選擇正確的車道行車。
3.根據權利要求2所述的城市環境中導向交通標線識別方法，其特徵在於:還包括如下步驟:對增強後的圖像進行逆投影變換，得到場景的俯視圖。
4.根據權利要求2所述的城市環境中導向交通標線識別方法，其特徵在於:所述步驟二還包括，對採集的路面圖像進行Canny邊緣提取，根據分割後的二值圖像和Canny邊緣圖像，分裂和合併二值圖像，得到交通標線候選區域。
5.根據權利要求4所述的城市環境中導向交通標線識別方法，其特徵在於:所述步驟二還包括:分裂和合併後的二值圖像，是通過查找二次分割後的二值圖像的連通區域，並根據區域形態學判斷交通標線區域和非交通標線區域。
6.根據權利要求5所述的城市環境中導向交通標線識別方法，其特徵在於:所述區域形態學選擇的區分特徵是面積、寬度、高度和佔空比。
【文檔編號】G06K9/00GK103942546SQ201410194049
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】谷明琴, 陳軍, 陳效華 申請人:奇瑞汽車股份有限公司