[發(fā)明專利]基于計算機視覺的交叉口標志標線與信號燈智能感知方法

在審

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• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107978165A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 周竹萍;金菲;張杰;徐康民;彭云龍;朱周
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G08G1/0962
• 分類號: G08G1/0962;G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 王瑋

技術領域

本發(fā)明屬于智慧交通安全預警技術領域，具體是一種基于計算機視覺的對交叉口標志標線與信號燈智能感知的方法。

背景技術

科技迅速發(fā)展，人們對無人駕駛技術的呼聲日益增大。無人駕駛汽車是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，而無人駕駛的一項關鍵技術就在于對道路信號燈與標志牌的正確快速識別,自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達預定目標的智能汽車，即道路狀況的檢測至關重要。

同時加強道路的安全預警與事故防范是我們交通人的一項研究重點,機器視覺不僅僅是人眼的延伸，更通過實際檢測和控制反饋，具備人腦判斷安全的功能。提前預報車輛前方道路交通信號燈狀態(tài)、標志牌與道路方向，有利于駕駛員做出正確及時的駕駛判斷，利于安全、更加智能駕駛。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于計算機視覺的交叉口標志標線與信號燈智能感知的方法，可輔助駕駛者識別交通標志牌及道路走向、交通信號、數(shù)字倒計時牌等目所能及且又十分重要的交通信息。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：一種基于計算機視覺的交叉口標志標線與信號燈智能感知方法，其實現(xiàn)包括以下步驟：

步驟1、結合電子地圖信息，開啟車載攝像機采集路口視頻，并實時檢測交通信息；

步驟2、把交叉口視頻轉換為路口圖像幀；

步驟3、對路口圖像進行預處理。首先增強路口圖像對比度，并轉換為二值圖像，然后應用形態(tài)學濾波，過濾圖像中不符合形態(tài)學準則的小區(qū)域：

步驟4：使用顏色特征和形狀特征定位分割交通標志牌，并基于改進的SIFT算法檢測并識別。

步驟5：應用圓形度方法和背板顏色信息檢測，排除非交通信號等的小區(qū)域，分離提取并識別圓形交通信號燈；

步驟6：根據(jù)信號燈的安裝方法，分離箭頭信號燈和數(shù)字倒計時器，訓練SVM分類器識別箭頭信號和倒計時器數(shù)值；

步驟7、把提取的信號燈和倒計時器圖像從RGB空間轉換到HSV空間，進而用顏色直方圖對色調(diào)H進行分布統(tǒng)計，根據(jù)其分布特征來識別交通信號燈的類型；

步驟8：提取車輛前方車道線，采用逆透視變換方法和設置 ROI 感興趣區(qū)域消除透視形變的影響，模板匹配方法識別車道線類型；

步驟9：根據(jù)信號燈的安裝方法，結合車道線標志牌藍色底色和矩形形狀分離車道線標志牌，并基于改進的SIFT算法檢測并識別。

如果檢測出信號燈、標志牌、車道線中的任意一種，進行語音播報并屏幕顯示，并返回步驟1；

如果檢測完畢未檢測出信號燈、標志牌、車道線中的任意一種，則直接返回步驟1。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點：1、系統(tǒng)完備：該方法包含對各種交通標志信息的識別，包括信號燈、倒計時器、標志牌和標志線的識別，多重信息檢測結果通過語音提醒和顯示屏顯示，可以實現(xiàn)交叉口對駕駛員的有效安全預警，保證駕駛員安全駕駛。2、使用范圍廣：該識別方法適應各地交通信號，無論是哪個地區(qū)的駕駛員，都能一邊開車一邊實時地檢測各種交叉路口交通信息。

3、便利靈活：該方法不需要對現(xiàn)有交通設施大量改動，在現(xiàn)有基礎上通過交通標志檢測，可用于便攜式車載設備的研發(fā)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于計算機視覺的交叉口標志標線與信號燈智能感知方法的流程示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明基于計算機視覺的交叉口標志標線與信號燈智能感知方法，包括以下步驟：車載攝像頭拍攝路況信息視頻；分幀處理拍攝到的視頻；對分幀圖片預處理，排除非感興趣區(qū)域；使用顏色特征和形狀特征定位分割交通標志牌，并基于改進的SIFT算法檢測并識別；基于圓形度和背景板信息提取交通信號燈；根據(jù)倒計時器與信號燈位置關系和其背景板特征分離信號燈倒計時器，使用SVM分類器識別倒計時器上的數(shù)字和箭頭信號燈信息；用顏色直方圖對色調(diào)H進行分布統(tǒng)計，識別交通信號燈顏色；提取車輛前方車道線，采用逆透視變換方法和設置 ROI 感興趣區(qū)域消除透視形變的影響，模板匹配方法識別車道線類型；根據(jù)信號燈的安裝方法，結合車道線標志牌底色和形狀分離車道線標志牌，并基于改進的SIFT算法檢測并識別。最后將上述識別結果以語音播放和圖像顯示兩種方式實時輸出交叉口交通信號情況，提醒駕駛員交叉口通行規(guī)則，輔助駕駛員安全駕駛。

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如附圖所示，一種基于計算機視覺的交叉口標志標線與信號燈智能感知技術，其實現(xiàn)包括以下步驟：

第1步，開啟車載攝像機采集路口視頻，并實時檢測交通信息，具體如下：