本發(fā)明涉及交通領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別方法及識(shí)別裝置。

背景技術(shù)：
目前，隨著人們生活水平的提高，汽車成為人們的代步工具，道路上的車輛也日益增多。駕駛員在駕車行駛過(guò)程中，需要根據(jù)道路上的交通信號(hào)燈駕駛車輛。為了有效的監(jiān)控駕駛員是否遵守交通規(guī)則，在現(xiàn)有的交通監(jiān)控系統(tǒng)中，通常設(shè)置檢測(cè)設(shè)備來(lái)檢測(cè)交通信號(hào)燈的顏色，獲知信號(hào)燈的亮燈狀態(tài)，以此判斷車輛是否可以通過(guò)，從而向抓拍設(shè)備提供違章抓拍的觸發(fā)信號(hào)。早期的電子警察系統(tǒng)主要是通過(guò)連接信號(hào)燈的控制設(shè)備來(lái)獲取信號(hào)燈的狀態(tài)，但是這種方法增加了實(shí)施的難度和項(xiàng)目的成本，因此在近年來(lái)逐漸被基于視頻的方法所取代。在實(shí)際環(huán)境中，由于光照變化和相機(jī)硬件的局限，信號(hào)燈成像有時(shí)存在嚴(yán)重的偏色問(wèn)題，出現(xiàn)紅燈偏黃和黃燈偏紅的現(xiàn)象，這種情況為信號(hào)燈的識(shí)別帶來(lái)了困難，從而使得交通的監(jiān)控出現(xiàn)問(wèn)題。目前信號(hào)燈存在多種類型，如單燈，橫排組燈，豎排組燈以及內(nèi)容可變的信號(hào)燈,如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地識(shí)別多種信號(hào)燈類型，以滿足電子警察系統(tǒng)大范圍的監(jiān)控需求，是電子警察系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，具體地說(shuō)，本發(fā)明的目的是提供一種定位準(zhǔn)確、識(shí)別簡(jiǎn)單的信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別方法及識(shí)別裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別方法，包括以下步驟：A）在圖像中選取包括信號(hào)燈在內(nèi)的區(qū)域作為檢測(cè)區(qū)域，并采集所選檢測(cè)區(qū)域的圖像；B）在所述檢測(cè)區(qū)域的圖像中對(duì)單個(gè)信號(hào)燈進(jìn)行定位；C）計(jì)算所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色屬性，以確定所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色；D）通過(guò)邏輯判斷來(lái)確定整體信號(hào)燈的狀態(tài)，如果所述信號(hào)燈的第一顏色狀態(tài)穩(wěn)定，當(dāng)所述信號(hào)燈狀態(tài)是第一顏色時(shí)，輸出第一顏色，當(dāng)所述信號(hào)燈是第二或第三顏色時(shí)，通過(guò)所述信號(hào)燈的時(shí)序和空間相對(duì)位置，判斷所述信號(hào)燈的顏色屬性，并輸出對(duì)應(yīng)的顏色；E）將所述整體信號(hào)燈的狀態(tài)輸出。此外，優(yōu)選地，所述B）步驟還包括以下步驟：訓(xùn)練信號(hào)燈Adaboost分類器；使用Adaboost分類器遍歷信號(hào)燈檢測(cè)區(qū)域；獲取所有信號(hào)燈候選窗口；合并候選窗口；輸出信號(hào)燈的最終位置。此外，優(yōu)選地，所述D）步驟中，所述第一顏色為綠色。此外，優(yōu)選地，所述C）步驟還包括：使用基于HSL彩色空間的顏色模型計(jì)算所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色屬性，以確定所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)目的，本發(fā)明還提供一種信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別裝置，包括：圖像采集單元，在圖像中選取包括信號(hào)燈在內(nèi)的區(qū)域作為檢測(cè)區(qū)域，并采集所選檢測(cè)區(qū)域的圖像；定位單個(gè)信號(hào)燈單元，在所述檢測(cè)區(qū)域的圖像中對(duì)單個(gè)信號(hào)燈進(jìn)行定位；單個(gè)信號(hào)燈顏色屬性確定單元，計(jì)算所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色屬性，以確定所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色；信號(hào)燈邏輯識(shí)別單元，通過(guò)邏輯判斷來(lái)確定整體信號(hào)燈的狀態(tài)，如果所述信號(hào)燈的第一顏色狀態(tài)穩(wěn)定，當(dāng)所述信號(hào)燈狀態(tài)是第一顏色時(shí)，輸出第一顏色，當(dāng)所述信號(hào)燈是第二或第三顏色時(shí)，通過(guò)所述信號(hào)燈的時(shí)序和空間相對(duì)位置，判斷所述信號(hào)燈的顏色屬性，并輸出對(duì)應(yīng)的顏色；信號(hào)燈狀態(tài)輸出單元，將所述整體信號(hào)燈的狀態(tài)輸出。此外，優(yōu)選地，所述定位單個(gè)信號(hào)燈單元還執(zhí)行以下動(dòng)作：訓(xùn)練信號(hào)燈Adaboost分類器；使用Adaboost分類器遍歷信號(hào)燈檢測(cè)區(qū)域；獲取所有信號(hào)燈候選窗口；合并候選窗口；輸出信號(hào)燈的最終位置。此外，優(yōu)選地，所述單個(gè)信號(hào)燈顏色屬性確定單元利用基于HSL彩色空間的顏色模型計(jì)算所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色屬性，以確定所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色。由于本發(fā)明先檢測(cè)單個(gè)信號(hào)燈的狀態(tài)，然后再通過(guò)邏輯判斷來(lái)確定整體信號(hào)燈的狀態(tài)，同時(shí)也考慮到實(shí)際環(huán)境中光照變化和相機(jī)成像偏色等問(wèn)題，這使得本發(fā)明具有廣泛的適用性和很高的準(zhǔn)確性。同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)使用Adaboost分類器定位單個(gè)信號(hào)燈，該分類器的篩選式級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)使得信號(hào)燈的定位具有實(shí)時(shí)性。此外，本發(fā)明在采集圖像的信號(hào)燈周圍選取一個(gè)足夠大的區(qū)域作為信號(hào)燈的檢測(cè)區(qū)域，很好的解決了信號(hào)燈晃動(dòng)問(wèn)題。附圖說(shuō)明圖1是示出本發(fā)明的信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別方法的流程圖；圖2是示出本發(fā)明的信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別裝置的示意框圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是示出本發(fā)明的信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別方法的流程圖。參照?qǐng)D1，首先在信號(hào)燈周邊劃定一個(gè)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。由于監(jiān)控路口的相機(jī)和信號(hào)燈立桿一旦固定，信號(hào)燈在圖像中的位置也就基本保持不變，考慮到大風(fēng)等不穩(wěn)定因素，選取包括信號(hào)燈在內(nèi)的一個(gè)足夠大的區(qū)域作為信號(hào)燈的檢測(cè)區(qū)域，并且，采集所選擇的信號(hào)燈檢測(cè)區(qū)域的圖像（步驟S10）。然后，在所述檢測(cè)區(qū)域中對(duì)單個(gè)信號(hào)燈進(jìn)行定位（步驟S20）。本發(fā)明使用預(yù)先訓(xùn)練好的信號(hào)燈Adaboost分類器遍歷信號(hào)燈檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所有合適尺寸的子窗口，定位單個(gè)信號(hào)燈的位置。使用Adaboost分類器定位信號(hào)燈的步驟如下：訓(xùn)練信號(hào)燈Adaboost分類器；使用分類器遍歷信號(hào)燈檢測(cè)區(qū)域，檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所有合適尺寸的子窗口；獲取所有信號(hào)燈候選窗口；合并候選窗口并輸出信號(hào)燈的最終位置。接著，通過(guò)顏色模型計(jì)算所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色屬性，以便確定該單個(gè)信號(hào)燈的顏色（步驟S30）。本發(fā)明的顏色模型基于HSL（hue,saturation,lightness）顏色空間，定義如下：其中，(x,y)代表圖像的空間坐標(biāo)，gH(x,y)、gS(x,y)、gL(x,y)分別是圖像在點(diǎn)(x,y)的色調(diào)、飽和度和亮度值，tH、tS、tL分別是顏色模型在色調(diào)、飽和度和亮度的閾值，和分別代表HSL空間中綠色色調(diào)和紅黃色調(diào)的中值。通過(guò)以上的顏色模型，統(tǒng)計(jì)信號(hào)燈區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)的顏色屬性，以此來(lái)獲得這個(gè)區(qū)域的顏色屬性。在獲得信號(hào)燈的位置和顏色之后，通過(guò)邏輯判斷來(lái)確定整體信號(hào)燈的狀態(tài)（步驟S40）。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如果信號(hào)燈的綠燈顏色狀態(tài)比較穩(wěn)定，則先定位綠燈的位置，然后進(jìn)行整體信號(hào)燈的顏色的判斷，當(dāng)信號(hào)燈定位區(qū)域的顏色屬性是綠色時(shí)，則認(rèn)為該信號(hào)燈為綠燈，輸出綠燈狀態(tài)。否則，如果信號(hào)燈定位區(qū)域的顏色是黃色或紅色，則需要進(jìn)一步通過(guò)信號(hào)燈的時(shí)序和空間位置信息，判斷該信號(hào)燈的狀態(tài)。以橫排組燈和豎排組燈為例，它的整體的狀態(tài)判斷邏輯如下：表1前一狀態(tài)當(dāng)前顏色屬性相對(duì)位置當(dāng)前識(shí)別狀態(tài)-綠色-綠燈綠燈黃色/紅色1黃燈綠燈黃色/紅色2紅燈黃燈黃色/紅色0黃燈黃燈黃色/紅色1紅燈紅燈黃色/紅色-紅燈如表1所示，當(dāng)當(dāng)前檢測(cè)到的信號(hào)燈的顏色屬性是綠色時(shí)，認(rèn)為本信號(hào)燈為綠色，輸出綠色狀態(tài)；而當(dāng)當(dāng)前信號(hào)燈是黃色或紅色時(shí)，由于不能判定是哪一種顏色，則檢測(cè)前一狀態(tài)的顏色，當(dāng)前一狀態(tài)是綠色時(shí)，當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)的與前一狀態(tài)的相對(duì)位置相差一個(gè)信號(hào)燈的長(zhǎng)度時(shí)，則該狀態(tài)識(shí)別為黃燈，當(dāng)相差兩個(gè)信號(hào)燈的長(zhǎng)度時(shí)，則為紅燈；當(dāng)前一狀態(tài)是黃色時(shí)，當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)與前一狀態(tài)的相對(duì)位置重疊時(shí)，則為黃燈，當(dāng)相差一個(gè)信號(hào)燈的長(zhǎng)度時(shí)，則為紅燈；當(dāng)前一狀態(tài)為紅燈時(shí)，則為紅燈。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，如果信號(hào)燈的黃燈顏色狀態(tài)比較穩(wěn)定，則先定位黃燈的位置，其整體邏輯如下：表2前一狀態(tài)當(dāng)前顏色屬性相對(duì)位置當(dāng)前識(shí)別狀態(tài)-黃色-黃燈黃燈綠色/紅色-紅燈紅燈綠色/紅色0紅燈紅燈綠色/紅色-2綠燈綠燈綠色/紅色-綠燈如表2所示，當(dāng)當(dāng)前檢測(cè)到的信號(hào)燈的顏色屬性是黃色時(shí)，認(rèn)為信號(hào)燈為黃色，輸出黃色狀態(tài)；而當(dāng)當(dāng)前信號(hào)燈是綠色或紅色時(shí)，由于不能判定是哪一種顏色，則檢測(cè)前一狀態(tài)的顏色，當(dāng)前一狀態(tài)是黃色時(shí)，則當(dāng)前狀態(tài)識(shí)別為紅燈；當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)為紅燈時(shí)，當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)與前一狀態(tài)的相對(duì)位置重疊時(shí)，則該狀態(tài)識(shí)別為紅燈，當(dāng)反向相差兩個(gè)信號(hào)燈的長(zhǎng)度時(shí)，則為綠燈；當(dāng)前一狀態(tài)是綠色時(shí)，則為綠燈。根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例，如果信號(hào)燈的紅燈顏色狀態(tài)比較穩(wěn)定，則先定位紅燈的位置，其整體邏輯如下：表3前一狀態(tài)當(dāng)前顏色屬性相對(duì)位置當(dāng)前識(shí)別狀態(tài)-紅色-紅燈紅燈綠色/黃色-綠燈綠燈綠色/黃色0綠燈綠燈綠色/黃色1黃燈黃燈綠色/黃色-黃燈如表3所示，當(dāng)當(dāng)前檢測(cè)到的信號(hào)燈的顏色屬性是紅色時(shí)，認(rèn)為本信號(hào)燈為紅色，輸出紅色狀態(tài)；而當(dāng)當(dāng)前信號(hào)燈是綠色或黃色時(shí)，由于不能判定是哪一種顏色，則檢測(cè)前一狀態(tài)的顏色，當(dāng)前一狀態(tài)是紅色時(shí)，則當(dāng)前狀態(tài)識(shí)別為綠燈，當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)為綠燈時(shí)，當(dāng)前狀態(tài)與前一狀態(tài)的相對(duì)位置重疊時(shí)，則該狀態(tài)識(shí)別為綠燈，當(dāng)相差一個(gè)信號(hào)燈的長(zhǎng)度時(shí)，則為黃燈；當(dāng)前一狀態(tài)是黃色時(shí)，則為黃燈。最后，將通過(guò)以上邏輯判斷得出的整體信號(hào)燈的狀態(tài)輸出到接收中心（步驟S50）。圖2是示出本發(fā)明的信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別裝置的示意框圖。根據(jù)圖2，本發(fā)明的信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別裝置包括：圖像采集單元；定位單個(gè)信號(hào)燈單元；單個(gè)信號(hào)燈顏色屬性確定單元；信號(hào)燈邏輯識(shí)別單元和信號(hào)燈狀態(tài)輸出單元。圖像采集單元10用于確定所要采集的信息的區(qū)域，并采集所選區(qū)域的信息。定位單個(gè)信號(hào)燈單元20用于對(duì)所選區(qū)域的單個(gè)信號(hào)燈進(jìn)行定位。本發(fā)明使用預(yù)先訓(xùn)練好的信號(hào)燈Adaboost分類器遍歷信號(hào)燈檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所有合適尺寸的子窗口，來(lái)定位單個(gè)信號(hào)燈的位置。單個(gè)信號(hào)燈顏色屬性確定單元30，用于確定所述單個(gè)信號(hào)燈的顏色屬性。本發(fā)明使用基于HSL（hue,saturation,lightness）顏色空間的顏色模型，來(lái)確定單個(gè)信號(hào)燈的顏色屬性。信號(hào)燈邏輯識(shí)別單元40，用于確定整體信號(hào)燈的狀態(tài)。通過(guò)預(yù)先設(shè)定好的邏輯判斷系統(tǒng)識(shí)別信號(hào)燈的整體狀態(tài)。信號(hào)燈狀態(tài)輸出單元50用于輸出整體信號(hào)燈的狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境里，監(jiān)控路口的相機(jī)和信號(hào)燈立桿一旦固定，信號(hào)燈在圖像中的位置也就基本保持不變，考慮到大風(fēng)等不穩(wěn)定因素，本發(fā)明在信號(hào)燈周圍選取一個(gè)足夠大的區(qū)域作為信號(hào)燈的檢測(cè)區(qū)域。這樣本發(fā)明無(wú)需全圖定位信號(hào)燈，僅需處理檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的圖像，同時(shí)也很好地解決了信號(hào)燈成像的晃動(dòng)問(wèn)題。由于本發(fā)明先檢測(cè)單個(gè)信號(hào)燈的狀態(tài)，然后再通過(guò)上層邏輯的組合識(shí)別整體信號(hào)燈的狀態(tài)，同時(shí)也考慮到實(shí)際環(huán)境中光照變化和相機(jī)成像偏色等問(wèn)題，這使得本發(fā)明具有廣泛的適用性和很高的準(zhǔn)確性。同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)使用Adaboost分類器定位信號(hào)燈，該分類器的篩選式級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)使得信號(hào)燈定位具有實(shí)時(shí)性。在本發(fā)明的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上對(duì)本發(fā)明所提供信號(hào)燈狀態(tài)的識(shí)別方法及識(shí)別裝置進(jìn)行改進(jìn)或變形，而這些改進(jìn)或變形，都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好地解釋本發(fā)明的目的，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。