專(zhuān)利名稱(chēng)：逐行掃描識(shí)別斑馬線及測(cè)量斑馬線距離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及斑馬線的識(shí)別及測(cè)量斑馬線距離的方法，更具體地說(shuō)，是涉及一種逐行掃描識(shí)別斑馬線及測(cè)量斑馬線距離的方法。
背景技術(shù)：
從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，伴隨著與機(jī)器人技術(shù)密切相關(guān)的計(jì)算機(jī)、電子、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外掀起了智能車(chē)輛研究熱潮，其中各種具有廣闊應(yīng)用前景和軍事價(jià)值的智能車(chē)輛受到各國(guó)的普遍關(guān)注。對(duì)于智能車(chē)輛，智能駕駛關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)成為研發(fā)熱點(diǎn)。在智能車(chē)輛的駕駛領(lǐng)域中，最復(fù)雜和最具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自主導(dǎo)航。斑馬線識(shí)別是車(chē)輛自主導(dǎo)航的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它關(guān)乎行人的生命安全。因此，快速、準(zhǔn)確地識(shí)別出斑馬線并測(cè)量斑馬線的距離，以便及時(shí)采取相應(yīng)的措施，顯得尤為重要。公開(kāi)號(hào)為CN102218008A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)《一種交通路口助盲系統(tǒng)》公開(kāi)了一種交通路口助盲系統(tǒng)，該系統(tǒng)特征在于其基于RFID射頻識(shí)別技術(shù)和超聲波探測(cè)技術(shù)。在街道的導(dǎo)盲磚下面和交通路口的斑馬線下面鋪設(shè)的電子標(biāo)簽；交通燈信號(hào)采集與傳輸模塊由一個(gè)嵌入在交通燈信號(hào)機(jī)內(nèi)的單片機(jī)交通燈信號(hào)采集模塊和無(wú)線發(fā)射模塊組成，采集模塊采集交通燈信號(hào)后通過(guò)數(shù)傳模塊向外發(fā)射，當(dāng)使用者的智能手杖接收到當(dāng)前信息，通過(guò)藍(lán)牙模塊傳給智能手機(jī)處理，同時(shí)將結(jié)果告知使用者。公開(kāi)號(hào)為CN101763723A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)《一種基于激光檢測(cè)斑馬線行人監(jiān)測(cè)警告裝置》，涉及一種基于激光檢測(cè)斑馬線行人監(jiān)測(cè)警告裝置。本發(fā)明裝置包括行人監(jiān)測(cè)裝置、控制盒和信號(hào)燈。行人監(jiān)測(cè)裝置包括分設(shè)在斑馬線起點(diǎn)和終點(diǎn)的兩組觸發(fā)門(mén)；每組觸發(fā)門(mén)包括設(shè)置在人行道上并分設(shè)在斑馬線兩端的一個(gè)激光發(fā)射柱和一個(gè)激光接收柱，每組觸發(fā)門(mén)的激光發(fā)射柱發(fā)射激光光束、由激光接收柱接收激光光束，當(dāng)行人穿過(guò)觸發(fā)門(mén)時(shí)便切斷該激光光束；兩行信號(hào)燈分別排列在斑馬線的兩側(cè)，控制盒安置在的人行道的電線桿上。 本發(fā)明裝置采用在斑馬線兩端設(shè)置行人監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而且每套行人監(jiān)測(cè)系統(tǒng)增加了進(jìn)出方向判斷，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率。本發(fā)明裝置更有利于提醒司機(jī)注意避讓?zhuān)档徒煌ㄊ鹿孰[患。公開(kāi)號(hào)為CN101577053的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)《一種車(chē)輛斑馬線區(qū)域變道違章檢測(cè)系統(tǒng)》提出一種車(chē)輛斑馬線區(qū)域變道違章檢測(cè)系統(tǒng)，上述斑馬線區(qū)域包括第一邊界線和第二邊界線，該系統(tǒng)包括埋設(shè)在上述斑馬線區(qū)域上的多個(gè)相互平行的環(huán)形線圈，用以感應(yīng)車(chē)輛的觸發(fā)狀態(tài)，上述多個(gè)環(huán)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(fā)狀態(tài)并控制上述攝像裝置進(jìn)行攝像。本發(fā)明提供平行放置的多個(gè)環(huán)型線圈，具有合理的寬度和間距，能夠保證不漏車(chē)，同時(shí)通過(guò)計(jì)時(shí)比較判斷，可以過(guò)濾干擾，保證不誤抓。公開(kāi)號(hào)為CN102069785A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)《一種基于紅外對(duì)碼技術(shù)的安全斑馬線系統(tǒng)》，提供了一種基于紅外對(duì)碼技術(shù)的安全斑馬線系統(tǒng)，屬于汽車(chē)電子技術(shù)領(lǐng)域。此裝置包括紅外線發(fā)射器和接收器、CPU、電路系統(tǒng)(包括紅外信號(hào)電路、測(cè)速電路和測(cè)距電路)、報(bào)警器及剎車(chē)減速裝置。其實(shí)施方法是1)紅外線發(fā)射器置于紅綠燈上，用于發(fā)射含燈色、 時(shí)間信息的紅外信號(hào)；2)紅外線接收器位于車(chē)前端，用于接收紅外信號(hào)，并傳至電路系統(tǒng)； 3)汽車(chē)上的速度及測(cè)距傳感器，將所測(cè)信息送至電路系統(tǒng)；4)電路系統(tǒng)將信號(hào)處理后傳送至CPU ；5)CPU對(duì)接收信息進(jìn)行綜合處理，并按情況進(jìn)行報(bào)警、強(qiáng)制剎車(chē)或不作干預(yù)。本發(fā)明由傳統(tǒng)的從車(chē)輛或紅綠燈單方面出發(fā)改進(jìn)成車(chē)輛和斑馬線信號(hào)燈的相互作用，從而達(dá)到更好降低交通傷害的目的。公開(kāi)號(hào)為CN201607825U的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)《一種斑馬線行人監(jiān)測(cè)警告裝置》，涉及一種斑馬線行人監(jiān)測(cè)警告裝置，所述裝置包括行人監(jiān)測(cè)裝置、控制盒和信號(hào)燈。行人監(jiān)測(cè)裝置包括分設(shè)在斑馬線起點(diǎn)和終點(diǎn)的兩組觸發(fā)門(mén)；每組觸發(fā)門(mén)包括設(shè)置在人行道上并分設(shè)在斑馬線兩端的一個(gè)激光發(fā)射柱和一個(gè)激光接收柱，每組觸發(fā)門(mén)的激光發(fā)射柱發(fā)射激光光束、由激光接收柱接收激光光束，當(dāng)行人穿過(guò)觸發(fā)門(mén)時(shí)便切斷該激光光束；兩行信號(hào)燈分別排列在斑馬線的兩側(cè)，控制盒安置在的人行道的電線桿上。本實(shí)用新型采用在斑馬線兩端設(shè)置行人監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而且每套行人監(jiān)測(cè)系統(tǒng)增加了進(jìn)出方向判斷，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率。 本實(shí)用新型更有利于提醒司機(jī)注意避讓?zhuān)档徒煌ㄊ鹿孰[患。上述專(zhuān)利申請(qǐng)的缺點(diǎn)歸納為如下幾條 1)成本高，不節(jié)能環(huán)保。必須在斑馬線交通路口預(yù)先架設(shè)好地感線圈、射頻ID、紅外、激光等硬件檢測(cè)通信設(shè)備，以通知提示過(guò)往車(chē)輛和行人，注意交通安全。在一個(gè)城市內(nèi)布設(shè)這類(lèi)設(shè)施會(huì)導(dǎo)致成本高，投入大，將來(lái)系統(tǒng)維護(hù)工作量也大，在提倡低碳環(huán)保的節(jié)約型社會(huì)環(huán)境下，這類(lèi)方法不環(huán)保。2)遇到城市大面積停電情況，上述這類(lèi)斑馬線提示方法均不能工作，無(wú)法保證斑馬線區(qū)域的安全。3)不能測(cè)量前方斑馬線距離并提前預(yù)報(bào)。而智能交通中要求能檢測(cè)出斑馬線與行駛車(chē)輛之間的距離，上述這些方法要依靠車(chē)輛壓迫斑馬線底下的地感線圈，或行人走到斑馬線區(qū)域遮擋激光接收器信號(hào)時(shí)，才能被感應(yīng)到，不能以前預(yù)先測(cè)量出斑馬線距離，有效提前通知當(dāng)事人，安全系數(shù)受到影響?，F(xiàn)有技術(shù)在識(shí)別斑馬線時(shí)，還提供了一種針對(duì)斑馬線的特征、建立基于圖像的導(dǎo)盲輔助設(shè)備進(jìn)行識(shí)別的方法。具體實(shí)現(xiàn)方案如下
首先，分割道路中的斑馬線區(qū)域。引入表征灰度圖像對(duì)比度的雙極系數(shù)作為識(shí)別的理論基礎(chǔ)。由于斑馬線區(qū)域由交替的黑白帶構(gòu)成，該區(qū)域的灰度對(duì)比度較為強(qiáng)烈，其得到高雙極系數(shù)值。而在其它區(qū)域，由于灰度值基本一致，得到的雙極系數(shù)值較低，從而可將圖像中具有高雙極系數(shù)值的區(qū)域從整幅圖像中分離出來(lái)。結(jié)合形態(tài)學(xué)方法消除雙極系數(shù)圖像中的噪聲干擾，篩選出具有強(qiáng)烈灰度對(duì)比度的道路斑馬線區(qū)域。然后，對(duì)斑馬線區(qū)域進(jìn)行邊緣特征提取。用Sobel算子對(duì)分割后圖像進(jìn)行邊緣提取，目的是將斑馬線區(qū)域中包含特征信息的平行線提取出來(lái)，這些特征包括斑馬線的條數(shù)、長(zhǎng)度以及位于視場(chǎng)中的角度。最后，采用Radon變換進(jìn)行特征提取后重建斑馬線。經(jīng)邊緣提取后的斑馬線輪廓可以看成一組平行線，Radon變換具有檢測(cè)直線和反映目標(biāo)直線結(jié)構(gòu)的能力，可以將圖像平面的平行線信息轉(zhuǎn)換到Radon變換空間進(jìn)行檢測(cè)， 利用提取出的特征信息對(duì)斑馬線進(jìn)行重建。該方法存在有如下三個(gè)方面的缺點(diǎn)
1)用雙極系數(shù)法分割斑馬線區(qū)域，易受到車(chē)道上其他車(chē)輛遮擋、道路上左拐右拐指示箭頭標(biāo)示、以及漢字標(biāo)示的干擾，導(dǎo)致分割錯(cuò)誤。2) Radon變換雖然可以檢測(cè)圖像中的線段，但這些線段中有大量并不代表斑馬線的其它線段，這些線段如何剔除并未提及。實(shí)際上，這些干擾線段會(huì)給斑馬線重建帶來(lái)誤差，從而影響斑馬線的識(shí)別。3)同樣不能實(shí)現(xiàn)斑馬線距離的定位，安全系數(shù)低，為使用帶來(lái)不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種逐行掃描識(shí)別斑馬線的方法，該方法通過(guò)設(shè)計(jì)特定的小波模板、利用小波模板對(duì)圖像采取逐行掃描來(lái)識(shí)別斑馬線，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的抗干擾能力低、識(shí)別精度低、計(jì)算速度慢、成本高、能耗高等缺點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) 一種逐行掃描識(shí)別斑馬線的方法，所述方法包括下述步驟
al、構(gòu)建如下奇小波函數(shù)和偶小波函數(shù)/_
權(quán)利要求
1.一種逐行掃描識(shí)別斑馬線的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 al、構(gòu)建如下奇小波函數(shù)/。&和偶小波函數(shù)/_
2.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的逐行掃描識(shí)別斑馬線的方法，其特征在于，在所述步驟di中， 若響應(yīng)函數(shù)向量巧中連續(xù)λ個(gè)響應(yīng)函數(shù)值均大于設(shè)定閾值，則判定第,掃描行對(duì)應(yīng)的圖像處存在斑馬線4的值為不小于所述待檢測(cè)圖像中斑馬線黑白相間一個(gè)周期所含的像素個(gè)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的逐行掃描識(shí)別斑馬線的方法，其特征在于，在所述步驟 bl之前還包括對(duì)原始彩色圖像進(jìn)行預(yù)處理、獲得待檢測(cè)圖像的下述步驟blOl、對(duì)原始彩色圖像進(jìn)行裁剪，獲得感興趣區(qū)域彩色圖像； bl02、對(duì)感興趣區(qū)域彩色圖像進(jìn)行灰度變換，獲得待檢測(cè)圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的逐行掃描識(shí)別斑馬線的方法，其特征在于，在所述步驟bl02 中，對(duì)感興趣區(qū)域彩色圖像進(jìn)行灰度變換的方法為對(duì)感興趣區(qū)域彩色圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)采用公式^“胃=0.30Λ + 0.59σ+0.115計(jì)算該像素點(diǎn)的灰度值，其中h為彩色像素點(diǎn)中的紅色成分，G為彩色像素點(diǎn)的綠色成分，B為彩色像素點(diǎn)的藍(lán)色成分。
5.一種測(cè)量斑馬線距離的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟a2、利用成像設(shè)備獲取標(biāo)定圖像，對(duì)標(biāo)定圖像中每個(gè)掃描行與成像設(shè)備的距離進(jìn)行標(biāo)定，獲得成像設(shè)備所成圖像中每個(gè)掃描行與成像設(shè)備的距離；b2、構(gòu)建如下奇小波函數(shù)和偶小波函數(shù)/_ C2、逐行掃描待檢測(cè)圖像，將第 掃描行中所有像素點(diǎn)的灰度值向量^分別與奇小波函數(shù)和偶小波函數(shù)/_作卷積運(yùn)算；d2、根據(jù)公式^ =+ (4·*/_)2計(jì)算第 掃描行中所有像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)函數(shù)向量乓；e2、將響應(yīng)函數(shù)向量巧中的每一個(gè)響應(yīng)函數(shù)值與設(shè)定閾值相比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷第》掃描行對(duì)應(yīng)的圖像處是否存在斑馬線；f2、根據(jù)步驟a2的標(biāo)定結(jié)果獲得首次檢測(cè)到斑馬線的掃描行距離成像設(shè)備的距離； 其中力待識(shí)別的斑馬線空間像素灰度周期性變化對(duì)應(yīng)的中心頻率，σ根據(jù)JJ確定，i = l，2，…，《，《為待檢測(cè)圖像的行數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量斑馬線距離的方法，其特征在于，在所述步驟e2中，若響應(yīng)函數(shù)向量乓中連續(xù)個(gè)響應(yīng)函數(shù)值均大于設(shè)定閾值，則判定第，掃描行對(duì)應(yīng)的圖像處存在斑馬線4的值為不小于所述待檢測(cè)圖像中斑馬線黑白相間一個(gè)周期所含的像素個(gè)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的測(cè)量斑馬線距離的方法，其特征在于，在所述步驟c2之前還包括對(duì)原始彩色圖像進(jìn)行預(yù)處理、獲得待檢測(cè)圖像的下述步驟c201、對(duì)原始彩色圖像進(jìn)行裁剪，獲得感興趣區(qū)域彩色圖像； c202、對(duì)感興趣區(qū)域彩色圖像進(jìn)行灰度變換，獲得待檢測(cè)圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量斑馬線距離的方法，其特征在于，在所述步驟c202中，對(duì)感興趣區(qū)域彩色圖像進(jìn)行灰度變換的方法為對(duì)感興趣區(qū)域彩色圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)采用公式F胃=0.30Λ + 0.59σ+0.115計(jì)算該像素點(diǎn)的灰度值，其中，Β為彩色像素點(diǎn)中的紅色成分，G為彩色像素點(diǎn)的綠色成分，B為彩色像素點(diǎn)的藍(lán)色成分。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量斑馬線距離的方法，其特征在于，在所述步驟a2中，對(duì)標(biāo)定圖像中每個(gè)掃描行與成像設(shè)備的距離進(jìn)行標(biāo)定時(shí)采用下述方法固定成像設(shè)備位置獲得標(biāo)定圖像，在標(biāo)定圖像中每掃描行對(duì)應(yīng)的物理位置上設(shè)置標(biāo)記點(diǎn)，測(cè)量每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)到成像設(shè)備的距離而實(shí)現(xiàn)標(biāo)定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種逐行掃描識(shí)別斑馬線及測(cè)量斑馬線距離的方法，所述識(shí)別斑馬線的方法包括下述步驟構(gòu)建包括奇小波函數(shù)和偶小波函數(shù)在內(nèi)的小波函數(shù)模板；逐行掃描待檢測(cè)圖像，將每掃描行中所有像素點(diǎn)的灰度值向量分別與奇小波函數(shù)和偶小波函數(shù)作卷積運(yùn)算；定義響應(yīng)函數(shù)公式，并根據(jù)公式計(jì)算掃描行中所有像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)函數(shù)向量；根據(jù)響應(yīng)函數(shù)值及設(shè)定閾值識(shí)別斑馬線。在識(shí)別出斑馬線之后，通過(guò)預(yù)先對(duì)成像設(shè)備所成圖像與成像設(shè)備距離進(jìn)行標(biāo)定，可以獲得首次檢測(cè)到斑馬線的掃描行距離成像設(shè)備的距離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)斑馬線距離的測(cè)量。本發(fā)明利用小波模板對(duì)圖像采取逐行掃描來(lái)識(shí)別斑馬線，斑馬線識(shí)別抗干擾能力強(qiáng)，識(shí)別精度高，識(shí)別速度快。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102509089SQ20111038610
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者劉云, 王傳旭, 閆春娟 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)