一種城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別系統(tǒng)及方法,為了實現(xiàn)無人駕駛車對路面導(dǎo)向標識的主動認知，本發(fā)明包括圖像采集單元，獲取在道路上拍攝的圖像信息；導(dǎo)向交通標線提取單元，將從圖像采集單元獲取的圖像中導(dǎo)向交通標線的區(qū)域提取出來；數(shù)據(jù)庫單元，存儲導(dǎo)向交通標線標識；導(dǎo)向交通標線識別單元，將導(dǎo)向交通標線提取單元提取的導(dǎo)向交通標線圖形與數(shù)據(jù)庫單元的導(dǎo)向交通標線標識對比，并將圖形的識別結(jié)果傳給車載控制單元；車載控制單元，根據(jù)導(dǎo)向交通標線識別單元的識別結(jié)果做出車輛行駛指令。該系統(tǒng)方法實現(xiàn)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征維數(shù)，最近分類器分類交通標線的類別，該方法求取的特征維數(shù)低，分類準確率高。
【專利說明】一種城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種圖像識別系統(tǒng)，具體涉及到一種可以識別城市道路上標識的交通標線，用于指導(dǎo)無人駕駛汽車對于路面環(huán)境的感知，智能決策行駛的路線及遵從交通法律和法規(guī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在無人駕駛車和主動安全領(lǐng)域，對車輛行駛的環(huán)境信息感知要求提高，不但要根據(jù)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(jù)車輛所處的環(huán)境，智能決策行駛的路線及遵從交通法律和法規(guī)。
[0003]在城市道路環(huán)境中的十字交通路口，一般均有標畫于路面上的各種線條、箭頭、文字、突起路標和輪廓標等構(gòu)成的交通標線，用于管制和引導(dǎo)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(zhuǎn)，要提前進入左轉(zhuǎn)車道；車輛要右轉(zhuǎn)，需提前進入右轉(zhuǎn)車道等。在車輛行駛的道路中常出現(xiàn)菱形，表明前方有人行橫道，需減速慢行。車輛行駛中，應(yīng)該遵守這些基本的交通駕駛規(guī)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(tǒng)研究較少，特別是在無人駕駛車和主動安全的應(yīng)用中。為此，提出一種城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線的識別算法，適用于無人駕駛車和主動安全對地面標記感知的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)對路面導(dǎo)向標識的主動認知。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別系統(tǒng)，其特征在于:包括圖像采集單元，獲取在道路上拍攝的圖像信息；導(dǎo)向交通標線提取單元，將從圖像采集單元獲取的圖像中導(dǎo)向交通標線的區(qū)域提取出來；數(shù)據(jù)庫單元，存儲導(dǎo)向交通標線標識；導(dǎo)向交通標線識別單元，將導(dǎo)向交通標線提取單元提取的導(dǎo)向交通標線圖形與數(shù)據(jù)庫單元的導(dǎo)向交通標線標識對比，并將圖形的識別結(jié)果傳給車載控制單元；車載控制單元，根據(jù)導(dǎo)向交通標線識別單元的識別結(jié)果做出車輛行駛指令。一種城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0007]步驟一、采集路面圖像，并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(yīng)閾值分割，根據(jù)分割后的二值圖像得到交通標線的候選區(qū)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，得到特征向量；用二維獨立分量分析算法降低特征向量的維數(shù)，并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(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別方法的進一步改進，還包括如下步驟:對增強后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，對采集的路面圖像進行Canny邊緣提取，根據(jù)分割后的二值圖像和Canny邊緣圖像，分裂和合并二值圖像，得到交通標線候選區(qū)域。
[0012]作為本方案的進一步改進:所述步驟二還包括:分裂和合并后的二值圖像，是通過查找二次分割后的二值圖像的連通區(qū)域，并根據(jù)區(qū)域形態(tài)學(xué)判斷交通標線區(qū)域和非交通標線區(qū)域。所述區(qū)域形態(tài)學(xué)選擇的區(qū)分特征是面積、寬度、高度和占空比。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:逆透視變換后，用局部自適應(yīng)閾值分割方法，分割出的交通標線感興趣區(qū)域圖像清晰，雜質(zhì)較少，錯誤率低；根據(jù)交通標線的形狀，面積，占空比等信息定位導(dǎo)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征,用二維獨立分量分析方法降低特征維數(shù)，最近分類器分類交通標線的類別，該方法求取的特征維數(shù)低，分類準確率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明【具體實施方式】的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為本發(fā)明【具體實施方式】的采集單元采集的原圖像的平面坐標系；
[0016]圖3為本發(fā)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(fā)明【具體實施方式】的導(dǎo)向交通標線的檢測流程圖；
[0018]圖5為本發(fā)明【具體實施方式】的導(dǎo)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(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制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(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)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(xù)圖像，然后直方圖均衡化方法，增強圖像的對比度，使圖像中交通標線區(qū)域更加容易分辨。
[0021](2)將增強后的圖像進行逆投影變換，變換的具體過程如下:
[0022]假設(shè)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表示采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(shè)定空間W的感興趣區(qū)域，用下列映射變換公式，將圖像平面映射到平面V中:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別系統(tǒng)，其特征在于:包括 圖像采集單元，獲取在道路上拍攝的圖像信息； 導(dǎo)向交通標線提取單元，將從圖像采集單元獲取的圖像中導(dǎo)向交通標線的區(qū)域提取出來； 數(shù)據(jù)庫單元，存儲導(dǎo)向交通標線標識； 導(dǎo)向交通標線識別單元，將導(dǎo)向交通標線提取單元提取的導(dǎo)向交通標線圖形與數(shù)據(jù)庫單元的導(dǎo)向交通標線標識對比，并將圖形的識別結(jié)果傳給車載控制單元； 車載控制單元，根據(jù)導(dǎo)向交通標線識別單元的識別結(jié)果做出車輛行駛指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、采集路面圖像，并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(yīng)閾值分割，根據(jù)分割后的二值圖像得到交通標線的候選區(qū)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，得到特征向量；用二維獨立分量分析算法降低特征向量的維數(shù)，并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(jù)權(quán)利要求2所述的城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別方法，其特征在于:還包括如下步驟:對增強后的圖像進行逆投影變換，得到場景的俯視圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別方法，其特征在于:所述步驟二還包括，對采集的路面圖像進行Canny邊緣提取，根據(jù)分割后的二值圖像和Canny邊緣圖像，分裂和合并二值圖像，得到交通標線候選區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別方法，其特征在于:所述步驟二還包括:分裂和合并后的二值圖像，是通過查找二次分割后的二值圖像的連通區(qū)域，并根據(jù)區(qū)域形態(tài)學(xué)判斷交通標線區(qū)域和非交通標線區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的城市環(huán)境中導(dǎo)向交通標線識別方法，其特征在于:所述區(qū)域形態(tài)學(xué)選擇的區(qū)分特征是面積、寬度、高度和占空比。
【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(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】谷明琴, 陳軍, 陳效華 申請人:奇瑞汽車股份有限公司