[發明專利]一種基于機器視覺的多特征夜間車輛檢測方法

在審

• 申請號: 201410142895.2
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103984917A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 徐向華;李梟;張駿;趙國峰;王路杰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/54
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種基于機器視覺的多特征夜間車輛檢測方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1、劃分檢測區域：

從攝像頭接收到車輛前方的一幀原始圖像srcImg作為輸入圖像，圖像srcImg為RGB三通道彩色圖像；將圖像srcImg垂直方向最上方的30%處設定為檢測區域上界線，垂直方向最下方的20%處設定為檢測區域下界線，兩條邊界線之間的區域即為需要檢測的區域；

步驟2、基于顏色特征和亮度特征的二值化方法：

根據夜間車輛尾燈顏色和亮度特征，利用設定的紅色閾值集和白色閾值集對圖像srcImg進行二值化，得到紅色以及白色區域的二值化圖像；

步驟3、基于空間特征得到候選尾燈圖像：

利用車輛尾燈的空間特征對紅色以及白色區域的二值化圖像進行搜索，得到候選尾燈圖像；具體是：

設dhsImg為候選尾燈區域圖像，Fr為搜索候選尾燈區域的搜索半徑；具體的搜索步驟如下：

3-1.首先找到圖像whiImg中的一個白色亮點，值為255，將其作為起始點記作Fs；

3-2.以Fs坐標位置為中心點，以搜索其八鄰域的方式在圖像redImg之中搜索，搜索半徑為Fr；如果在搜索過程中有白色亮點，記該點為Fd,則在圖像dhsImg中Fs與Fd的坐標位置之間標記這條線段上的點為白色亮點即為候選尾燈區域的像素點；

3-3.將Fs在圖像whiImg中標記為已搜索點；繼續在圖像whiImg中尋找下一個白色亮點，如果能找到則跳至3-2，如果不能找到則結束；

步驟4、提取候選尾燈信息：

通過搜索候選尾燈圖像，從而得到候選尾燈的量化信息；具體是：

設HSLight為存儲候選尾燈信息的隊列，在搜索過程中符合搜索規則的連通區域即可認定為候選尾燈，并將這些候選尾燈的位置，邊界信息存入HSLight中；搜索的具體步驟如下：

4-1.如果在圖像dhsImg中找到一個目標點，即此點的值為255；設此點為FP，初始化一個記錄候選尾燈的變量，將其記為hgLoc，初始化一個搜索可行元素隊列findList；將FP賦值給下一個要搜索的點設為NP，跳轉至4-2；如果不能找到一個目標域點，則跳轉至4-5；

4-2.以NP為起始點，以順時針的順序向其周圍的四鄰域搜索，即上、右、下、左；如果遇到此點為目標域的點并且是未搜索點，則將此點存入findList，否則繼續搜索其鄰域的下一個方向的點，直到將鄰域的點搜索完畢；

4-3.NP所處位置即NP橫縱坐標值與hgLoc中所記錄的邊界位置比較，如果在hgLoc之外，則用NP橫縱坐標值更新hgLoc邊界信息，使hgLoc擴大；將NP所在的點標記為已搜索點；如果findList非空，則將其中一個元素出隊列，賦值給NP，跳至4-2，否則，跳轉至4-4；

4-4.將hgLoc作為一個新的元素存入HSLight，并且跳轉至4-1；

4-5.將HSLight作為搜索候選尾燈區域的結果輸出，并結束；

步驟5、將候選尾燈配對為尾燈對：

利用上一步驟已經獲得候選尾燈的位置信息即HSLight，本步驟中需要利用車輛尾燈的幾何特征作為匹配過濾規則，將單個候選尾燈兩兩配對作為結果輸出；具體是：

假設尾燈L_i和尾燈L_j為候選尾燈隊列HSLight中的元素，其高度分別為H_i和H_j，寬度分別為W_i和W_j，中心點坐標分別為C_i(u_i,v_i)和C_j(u_j,v_j)；車尾燈對匹配規則與步驟如下：

5-1.如果|v_i-v_j|＞ΔH_c則轉至5-7，否則繼續下一步，其中ΔH_c為限制車尾燈中心點高度相近的閾值；

5-2.如果min[(|Bottom_i-Top_j|),(|Bottom_j-Top_i|)]＜max(H_i,H_j)/2則轉至5-7，否則繼續下一步，其中Bottom和Top為對應尾燈的底部邊界和頂部邊界，此條件用來排除高度相差太大的兩個尾燈；

5-3.如果Ratio_w＜ThresW_low或者Ratio_w＞ThresW_high則轉至5-7，否則繼續下一步，其中Ratio_w為min(W_i,W_j)/max(W_i,W_j)，此約束用來排除寬度相差太大的兩個尾燈

5-4.如果Ratio_a＜ThresA_low或者Ratio_a＞ThresA_high則轉至5-7，否則繼續下一步，其中Ratio_a為min(W_i*H_i,W_j*H_j)/max(W_i*H_i,W_j*H_j)，用來約束面積相差太大的兩個尾燈；

5-5.如果Ratio_wh＜ThresWH_low或者Ratio_wh＞ThresWH_high，則轉至5-7，否則繼續下一步，其中Ratio_wh為[max(Right_i,Right_j)-min(Left_i,Left_j)]/max(H_i,H_j)，此條件用來限制尾燈對的適當比例的寬高比；

5-6.尾燈L_i和尾燈L_j被配對為車輛的一對尾燈，返回true；

5-7.尾燈L_i和尾燈L_j不能成為車輛的一對尾燈，返回false。