逐行掃描識別斑馬線及測量斑馬線距離的方法
2023-09-17 18:14:10 5
專利名稱：逐行掃描識別斑馬線及測量斑馬線距離的方法
技術領域：
本發明涉及計算機視覺技術領域，具體地說，是涉及斑馬線的識別及測量斑馬線距離的方法，更具體地說，是涉及一種逐行掃描識別斑馬線及測量斑馬線距離的方法。
背景技術：
從20世紀80年代開始，伴隨著與機器人技術密切相關的計算機、電子、通信技術的飛速發展，國內外掀起了智能車輛研究熱潮，其中各種具有廣闊應用前景和軍事價值的智能車輛受到各國的普遍關注。對於智能車輛，智能駕駛關鍵技術已經成為研發熱點。在智能車輛的駕駛領域中，最複雜和最具有挑戰性的任務就是實現車輛的自主導航。斑馬線識別是車輛自主導航的一項重要內容，它關乎行人的生命安全。因此，快速、準確地識別出斑馬線並測量斑馬線的距離，以便及時採取相應的措施，顯得尤為重要。公開號為CN102218008A的中國專利申請《一種交通路口助盲系統》公開了一種交通路口助盲系統，該系統特徵在於其基於RFID射頻識別技術和超聲波探測技術。在街道的導盲磚下面和交通路口的斑馬線下面鋪設的電子標籤；交通燈信號採集與傳輸模塊由一個嵌入在交通燈信號機內的單片機交通燈信號採集模塊和無線發射模塊組成，採集模塊採集交通燈信號後通過數傳模塊向外發射，當使用者的智能手杖接收到當前信息，通過藍牙模塊傳給智慧型手機處理，同時將結果告知使用者。公開號為CN101763723A的中國專利申請《一種基於雷射檢測斑馬線行人監測警告裝置》，涉及一種基於雷射檢測斑馬線行人監測警告裝置。本發明裝置包括行人監測裝置、控制盒和信號燈。行人監測裝置包括分設在斑馬線起點和終點的兩組觸發門；每組觸發門包括設置在人行道上並分設在斑馬線兩端的一個雷射發射柱和一個雷射接收柱，每組觸發門的雷射發射柱發射雷射光束、由雷射接收柱接收雷射光束，當行人穿過觸發門時便切斷該雷射光束；兩行信號燈分別排列在斑馬線的兩側，控制盒安置在的人行道的電線桿上。 本發明裝置採用在斑馬線兩端設置行人監測系統，而且每套行人監測系統增加了進出方向判斷，提高了系統運行的效率。本發明裝置更有利於提醒司機注意避讓，降低交通事故隱患。公開號為CN101577053的中國專利申請《一種車輛斑馬線區域變道違章檢測系統》提出一種車輛斑馬線區域變道違章檢測系統，上述斑馬線區域包括第一邊界線和第二邊界線，該系統包括埋設在上述斑馬線區域上的多個相互平行的環形線圈，用以感應車輛的觸發狀態，上述多個環形線圈與上述第一邊界線和上述第二邊界線各成一傾斜角度，攝像裝置用以拍攝圖像，處理模塊用以接收上述觸發狀態並控制上述攝像裝置進行攝像。本發明提供平行放置的多個環型線圈，具有合理的寬度和間距，能夠保證不漏車，同時通過計時比較判斷，可以過濾幹擾，保證不誤抓。公開號為CN102069785A的中國專利申請《一種基於紅外對碼技術的安全斑馬線系統》，提供了一種基於紅外對碼技術的安全斑馬線系統，屬於汽車電子技術領域。此裝置包括紅外線發射器和接收器、CPU、電路系統(包括紅外信號電路、測速電路和測距電路)、報警器及剎車減速裝置。其實施方法是1)紅外線發射器置於紅綠燈上，用於發射含燈色、 時間信息的紅外信號；2)紅外線接收器位於車前端，用於接收紅外信號，並傳至電路系統； 3)汽車上的速度及測距傳感器，將所測信息送至電路系統；4)電路系統將信號處理後傳送至CPU ；5)CPU對接收信息進行綜合處理，並按情況進行報警、強制剎車或不作幹預。本發明由傳統的從車輛或紅綠燈單方面出發改進成車輛和斑馬線信號燈的相互作用，從而達到更好降低交通傷害的目的。公開號為CN201607825U的中國專利申請《一種斑馬線行人監測警告裝置》，涉及一種斑馬線行人監測警告裝置，所述裝置包括行人監測裝置、控制盒和信號燈。行人監測裝置包括分設在斑馬線起點和終點的兩組觸發門；每組觸發門包括設置在人行道上並分設在斑馬線兩端的一個雷射發射柱和一個雷射接收柱，每組觸發門的雷射發射柱發射雷射光束、由雷射接收柱接收雷射光束，當行人穿過觸發門時便切斷該雷射光束；兩行信號燈分別排列在斑馬線的兩側，控制盒安置在的人行道的電線桿上。本實用新型採用在斑馬線兩端設置行人監測系統，而且每套行人監測系統增加了進出方向判斷，提高了系統運行的效率。 本實用新型更有利於提醒司機注意避讓，降低交通事故隱患。上述專利申請的缺點歸納為如下幾條 1)成本高，不節能環保。必須在斑馬線交通路口預先架設好地感線圈、射頻ID、紅外、雷射等硬體檢測通信設備，以通知提示過往車輛和行人，注意交通安全。在一個城市內布設這類設施會導致成本高，投入大，將來系統維護工作量也大，在提倡低碳環保的節約型社會環境下，這類方法不環保。2)遇到城市大面積停電情況，上述這類斑馬線提示方法均不能工作，無法保證斑馬線區域的安全。3)不能測量前方斑馬線距離並提前預報。而智能交通中要求能檢測出斑馬線與行駛車輛之間的距離，上述這些方法要依靠車輛壓迫斑馬線底下的地感線圈，或行人走到斑馬線區域遮擋雷射接收器信號時，才能被感應到，不能以前預先測量出斑馬線距離，有效提前通知當事人，安全係數受到影響。現有技術在識別斑馬線時，還提供了一種針對斑馬線的特徵、建立基於圖像的導盲輔助設備進行識別的方法。具體實現方案如下
首先，分割道路中的斑馬線區域。引入表徵灰度圖像對比度的雙極係數作為識別的理論基礎。由於斑馬線區域由交替的黑白帶構成，該區域的灰度對比度較為強烈，其得到高雙極係數值。而在其它區域，由於灰度值基本一致，得到的雙極係數值較低，從而可將圖像中具有高雙極係數值的區域從整幅圖像中分離出來。結合形態學方法消除雙極係數圖像中的噪聲幹擾，篩選出具有強烈灰度對比度的道路斑馬線區域。然後，對斑馬線區域進行邊緣特徵提取。用Sobel算子對分割後圖像進行邊緣提取，目的是將斑馬線區域中包含特徵信息的平行線提取出來，這些特徵包括斑馬線的條數、長度以及位於視場中的角度。最後，採用Radon變換進行特徵提取後重建斑馬線。經邊緣提取後的斑馬線輪廓可以看成一組平行線，Radon變換具有檢測直線和反映目標直線結構的能力，可以將圖像平面的平行線信息轉換到Radon變換空間進行檢測， 利用提取出的特徵信息對斑馬線進行重建。該方法存在有如下三個方面的缺點
1)用雙極係數法分割斑馬線區域，易受到車道上其他車輛遮擋、道路上左拐右拐指示箭頭標示、以及漢字標示的幹擾，導致分割錯誤。2) Radon變換雖然可以檢測圖像中的線段，但這些線段中有大量並不代表斑馬線的其它線段，這些線段如何剔除並未提及。實際上，這些幹擾線段會給斑馬線重建帶來誤差，從而影響斑馬線的識別。3)同樣不能實現斑馬線距離的定位，安全係數低，為使用帶來不便。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種逐行掃描識別斑馬線的方法，該方法通過設計特定的小波模板、利用小波模板對圖像採取逐行掃描來識別斑馬線，有效解決了現有技術存在的抗幹擾能力低、識別精度低、計算速度慢、成本高、能耗高等缺點。為實現上述發明目的，本發明採用下述技術方案予以實現 一種逐行掃描識別斑馬線的方法，所述方法包括下述步驟
al、構建如下奇小波函數和偶小波函數/_
權利要求
1.一種逐行掃描識別斑馬線的方法，其特徵在於，所述方法包括下述步驟 al、構建如下奇小波函數/。&和偶小波函數/_
2.根據權利要求ι所述的逐行掃描識別斑馬線的方法，其特徵在於，在所述步驟di中， 若響應函數向量巧中連續λ個響應函數值均大於設定閾值，則判定第,掃描行對應的圖像處存在斑馬線4的值為不小於所述待檢測圖像中斑馬線黑白相間一個周期所含的像素個數。
3.根據權利要求1或2所述的逐行掃描識別斑馬線的方法，其特徵在於，在所述步驟 bl之前還包括對原始彩色圖像進行預處理、獲得待檢測圖像的下述步驟blOl、對原始彩色圖像進行裁剪，獲得感興趣區域彩色圖像； bl02、對感興趣區域彩色圖像進行灰度變換，獲得待檢測圖像。
4.根據權利要求3所述的逐行掃描識別斑馬線的方法，其特徵在於，在所述步驟bl02 中，對感興趣區域彩色圖像進行灰度變換的方法為對感興趣區域彩色圖像中的每一個像素點採用公式^「胃=0.30Λ + 0.59σ+0.115計算該像素點的灰度值，其中h為彩色像素點中的紅色成分，G為彩色像素點的綠色成分，B為彩色像素點的藍色成分。
5.一種測量斑馬線距離的方法，其特徵在於，所述方法包括下述步驟a2、利用成像設備獲取標定圖像，對標定圖像中每個掃描行與成像設備的距離進行標定，獲得成像設備所成圖像中每個掃描行與成像設備的距離；b2、構建如下奇小波函數和偶小波函數/_ C2、逐行掃描待檢測圖像，將第 掃描行中所有像素點的灰度值向量^分別與奇小波函數和偶小波函數/_作卷積運算；d2、根據公式^ =+ (4·*/_)2計算第 掃描行中所有像素點對應的響應函數向量乓；e2、將響應函數向量巧中的每一個響應函數值與設定閾值相比較，根據比較結果判斷第》掃描行對應的圖像處是否存在斑馬線；f2、根據步驟a2的標定結果獲得首次檢測到斑馬線的掃描行距離成像設備的距離； 其中力待識別的斑馬線空間像素灰度周期性變化對應的中心頻率，σ根據JJ確定，i = l，2，…，《，《為待檢測圖像的行數。
6.根據權利要求5所述的測量斑馬線距離的方法，其特徵在於，在所述步驟e2中，若響應函數向量乓中連續個響應函數值均大於設定閾值，則判定第，掃描行對應的圖像處存在斑馬線4的值為不小於所述待檢測圖像中斑馬線黑白相間一個周期所含的像素個數。
7.根據權利要求5或6所述的測量斑馬線距離的方法，其特徵在於，在所述步驟c2之前還包括對原始彩色圖像進行預處理、獲得待檢測圖像的下述步驟c201、對原始彩色圖像進行裁剪，獲得感興趣區域彩色圖像； c202、對感興趣區域彩色圖像進行灰度變換，獲得待檢測圖像。
8.根據權利要求7所述的測量斑馬線距離的方法，其特徵在於，在所述步驟c202中，對感興趣區域彩色圖像進行灰度變換的方法為對感興趣區域彩色圖像中的每一個像素點採用公式F胃=0.30Λ + 0.59σ+0.115計算該像素點的灰度值，其中，Β為彩色像素點中的紅色成分，G為彩色像素點的綠色成分，B為彩色像素點的藍色成分。
9.根據權利要求5所述的測量斑馬線距離的方法，其特徵在於，在所述步驟a2中，對標定圖像中每個掃描行與成像設備的距離進行標定時採用下述方法固定成像設備位置獲得標定圖像，在標定圖像中每掃描行對應的物理位置上設置標記點，測量每個標記點到成像設備的距離而實現標定。
全文摘要
本發明公開了一種逐行掃描識別斑馬線及測量斑馬線距離的方法，所述識別斑馬線的方法包括下述步驟構建包括奇小波函數和偶小波函數在內的小波函數模板；逐行掃描待檢測圖像，將每掃描行中所有像素點的灰度值向量分別與奇小波函數和偶小波函數作卷積運算；定義響應函數公式，並根據公式計算掃描行中所有像素點對應的響應函數向量；根據響應函數值及設定閾值識別斑馬線。在識別出斑馬線之後，通過預先對成像設備所成圖像與成像設備距離進行標定，可以獲得首次檢測到斑馬線的掃描行距離成像設備的距離，從而實現對斑馬線距離的測量。本發明利用小波模板對圖像採取逐行掃描來識別斑馬線，斑馬線識別抗幹擾能力強，識別精度高，識別速度快。
文檔編號G06K9/00GK102509089SQ20111038610
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者劉雲, 王傳旭, 閆春娟 申請人:青島科技大學