[發明專利]一種便于電子識別的交通標牌及其識別方法

有效

• 申請號: 201110318620.6
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102364560A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 林培群;徐建閩;盧凱;劉洋;賴武寧;吳友寶
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G09F7/00
• 分類號: G09F7/00;G06K9/36;G06K9/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于交通標牌設計、計算機輔助駕駛技術以及交通圖像處理技術領域，具體涉及一種便于電子識別的交通標牌及其識別方法。

技術背景

交通標牌是管理者向道路使用者傳遞指引、告警和行為限制等信息的載體，是保障交通安全、有序、高效運行的重要基礎設施。目前我國各級道路交通標牌的設計按照《GB5768》等標準進行，其中顏色、形狀、字符、圖形是交通標牌的基本要素。在駕駛過程中，隨著汽車行駛速度的提高，駕駛員的注視點前移，視野變窄，周界感減小，導致視覺感知信息的能力也相應下降；當靠近路邊的景物相對于駕駛員眼睛的回轉角度大于72°/s時，景物在視網膜上就不能清晰成像，車速越高就越看不清路邊近處的景物。此外，當駕駛環境較為復雜時（如車距較小或出現頻繁換道的情況），或者長時間駕駛導致精力不足時，駕駛員往往會將注意力集中在前、后方車輛上而忽視路側的交通標牌。最后，當同一地點交通標牌的數量過多時，駕駛者也無法完全看清各標牌上的內容。由于上述原因，駕駛員在車輛行駛過程中將不可避免地會忽略或來不及識別路邊交通標牌上的信息，導致道路管理部門發布的信息（特別是管制、安全告警等重要信息）無法及時、準確地為駕駛者所接收，這將在一定程度上影響道路交通的安全性和通行效率。

計算機輔助駕駛是現代汽車的重要組成部分，利用其進行交通標牌識別能夠較好地解決駕駛員漏看、或者忽視交通標牌信息的問題。我國的交通標牌主要依據人體在動視覺條件下的色彩、形狀辨識能力而制定設計標準，標牌上圖像、文字的編排并沒考慮計算機圖像處理的要求，現有計算機視覺技術在識別這些圖像所表達的信息時精度并不理想，容易產生錯誤的引導。

現有用于輔助駕駛的交通標牌信息提示技術主要有：

1、GPS技術。利用全球衛星定位系統及“地理坐標—交通坐標—交通標牌”數據庫能夠實現車輛到達特定位置給予信息提示的目的。該方法的不足是所有交通坐標和對應的交通標牌都必須預先錄入系統中，當道路上的標牌信息變更、或者出現臨時標牌時（如道路施工豎起的臨時標牌），系統難以及時進行信息更新。

2、短距離通信技術。通過無線電發射器向過往車輛的車載裝置發送交通信息，可以實現交通標牌信息的及時傳達。該方法的不足在于：需要配置路側通信裝置及相應的供電系統，系統維護成本高；過多的標牌信息發送站會導致較嚴重的電磁污染；信號會對對向行駛的車輛產生錯誤的引導。

3、計算機視覺技術。計算機視覺系統是通過圖像攝取裝置（包括CMOS和CCD等傳感系統）將目標對象轉化為圖像信號，并按照一定的采樣頻率將像素數據傳送給專用的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、色彩等特征，提取需要的信息。現有視頻圖像識別技術在動視覺環境下辨識能力有限，難以準確識別交通標牌上的文字及符號。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種同時面向駕駛員和計算機視覺系統的交通標牌設計方法，以及針對該交通標牌的計算機視覺辨識方法。

為了實現上述發明目的，采用的技術方案如下：

一種便于電子識別的交通標牌，所述交通標牌由便于被電子設備所攝取的純色圖塊根據空間關系進行排列組合所組成，且該純色圖塊的顏色和/或其排列組合方式代表特定的標識信息。

上述技術方案中，所述純色圖塊包括規則圖塊和/或不規則圖塊，所述規則圖塊采用矩形、平行四邊形、方形、圓形、三角形和/或梯形。

所述純色圖塊的排列組合方式包括水平、垂直和/或特定角度。

????所述交通標牌設置在現有交通標牌上。

所述交通標牌的識別方法，包括如下步驟：

1）通過攝像機獲取的純色圖塊的圖像序列；

2）對每幀圖像進行預處理，消除其中的空洞和不清晰邊界；

3）獲取像素組隊序列，根據純色圖塊的排列進行像素組隊，其中每一像素對應色彩空間的某個向量，具有多個分量的值；?

4）在色彩空間中以最小化歐式距離為聚類依據對每個像素的色彩向量進行標準化；

5）以設定的誤差允許值對像素組隊進行近鄰同類合并，此時像素組隊中每個單元表示為具有2個元素的向量，分別對應色彩向量標準化值和近鄰同類連續像素數；

6）在像素組隊向量序列中搜尋已定義的模式，每一種已定義的模式對應一種交通標牌信息，當搜尋到已定義的模式時，完成識別。

所述步驟3）的像素組隊具體采用如下的一種或多種子步驟：