[發明專利]一種基于曲線斜率變化的汽車方向盤檢測方法

有效

• 申請號: 201810098460.0
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108470145B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 高飛;汪敏倩;蔡益超;盧書芳;張元鳴;肖剛
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06T7/13;G06T7/136
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

1.一種基于曲線斜率變化的汽車方向盤檢測方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：對含有車輛的彩色圖像image進行車窗定位；

步驟2：從圖像image中截取車窗右半部分作為新的圖像WinImg，并且對圖像WinImg進行灰度化、高斯濾波、形態學邊緣檢測、局部二值化以及邊緣細化操作，得到圖像WinImg的單像素邊緣圖像，記為EdgeImg；

步驟3：利用八鄰域邊緣跟蹤算法遍歷EdgeImg中的每一條單像素邊緣，并且將每一條單像素邊緣上的像素點分別按順序存儲在數組中，記為Array_i,i＝1,2,…,n，其中,Array_i表示第i條單像素邊緣，n表示EdgeImg中單像素邊緣的數量；

步驟4：針對步驟3遍歷得到的每一條單像素邊緣，計算每一條單像素邊緣各自對應的一個新的平面直角坐標系，記為xOy_i，xOy_i由邊緣圖EdgeImg的原平面直角坐標系通過平移旋轉變換得到，其中邊緣圖EdgeImg的原平面直角坐標系以邊緣圖EdgeImg的左上角為坐標系原點，水平向右為x軸正方向，垂直向下為y軸正方向的平面直角坐標系，由邊緣圖EdgeImg的原平面直角坐標系通過平移旋轉變換分別得到每一條單像素邊緣各自對應的一個新的平面直角坐標系xOy_i的過程如下：

4.1)：根據公式(1)計算邊緣圖EdgeImg的原平面直角坐標系在x軸方向上需要平移的長度記為Δx_i，并且根據Δx_i的值進行平移；

其中，count_i表示數組Array_i中的元素個數，Array_i[0].x表示數組Array_i中第1個元素的x坐標值，Array_i[count_i-1].x表示數組Array_i中最后一個元素的x坐標值；

4.2)：根據公式(2)計算邊緣圖EdgeImg的原平面直角坐標系在y軸方向上需要平移的長度記為Δy_i，并且根據Δy_i的值進行平移；

其中，Array_i[0].y表示數組Array_i中第1個元素的y坐標值，Array_i[count_i-1].y表示數組Array_i中最后一個元素的y坐標值；

4.3)：根據公式(3)計算邊緣圖EdgeImg的原平面直角坐標系在平移之后需要旋轉的度數記為Δθ_i，并且根據Δθ_i的值進行旋轉；

其中，arctan表示求反正切值；

步驟5：將步驟3遍歷得到的每一條單像素邊緣等間隔分為6段，然后按順序選取單像素邊緣上的起點、五個等間隔分段點以及單像素邊緣上的終點，一共七個點，記為Point_ij，j＝1,2,3,4,5,6,7，它表示第i條單像素邊緣上選取的第j個點，同時計算Point_ij在第i條單像素邊緣對應的新的平面直角坐標系xOy_i中的坐標值，記為(x_ij,y_ij)，Point_ij在第i條單像素邊緣對應的新的平面直角坐標系xOy_i中的坐標值(x_ij,y_ij)的計算如下：

5.1)：根據公式(4)計算橫坐標值x_ij；

x_ij＝(X_ij-Δx_i)×cos(-Δθ_i)-(Y_ij-Δy_i)×sin(-Δθ_i) (4)

其中，X_ij表示點Point_ij在邊緣圖EdgeImg的原平面直角坐標系中的橫坐標值，Y_ij表示點Point_ij在邊緣圖EdgeImg的原平面直角坐標系中的縱坐標值，cos表示求余弦值，sin表示求正弦值；

5.2)：根據公式(5)計算縱坐標值y_ij；

y_ij＝(Y_ij-Δy_i)×cos(-Δθ_i)+(X_ij-Δx_i)×sin(-Δθ_i) (5)

其中，j＝1,2,3,4,5,6,7；

步驟6：分別計算每一條單像素邊緣在點Point_ij處的切線斜率，記為slop_ij，其中slop_ij＝(y_i(j+1)–y_i(j-1))÷(x_i(j+1)–x_i(j-1))；

步驟7：分別計算每一條單像素邊緣在點Point_ij處的曲線偏轉角度，記為θ_ij，然后計算每一條單像素邊緣對應的五個θ_ij的平均值Avg_θi和方差S_θi；

步驟8：根據步驟6得到的slop_ij和步驟7得到的Avg_θi和S_θi篩選滿足開口朝下的劣弧檢測條件的單像素邊緣作為候選汽車方向盤邊緣，滿足開口朝下的劣弧檢測條件必須滿足如下所有條件：

8.1)：(|Δθ_i|90y_i40)||(|Δθ_i|≥90y_i40)；

8.2)：slop_i2×slop_i30slop_i5×slop_i60；

8.3)：|slop_i3|≤|slop_i2||slop_i4|≤|slop_i3||slop_i4||slop_i2|；

8.4)：|slop_i5|≤|slop_i6||slop_i4|≤|slop_i5||slop_i4||slop_i6|；

8.5)：|slop_i4|＝0；

8.6)：S_θiThreshSAvg_θi0；

其中，ThreshS表示曲線偏轉角度的方差閾值，預先設定；

步驟9：對步驟8獲得的所有候選汽車方向盤邊緣分別計算其對應的一個假定圓，假定圓的計算首先從對應的候選汽車方向盤邊緣中選取邊緣的起點、邊緣的二等分分段點以及邊緣的終點這三個點，根據這三點確定一個假定圓；

步驟10：從步驟9獲得的所有假定圓中選擇一個滿足如下條件的圓作為最終檢測到的方向盤，作為最終檢測到的方向盤的圓滿足如下條件：該圓需要滿足圓半徑r在預先設定的范圍內，并且滿足圓心到邊緣圖EdgeImg的底邊緣距離最短，并且這個距離需要小于該圓本身半徑的三分之二。

2.根據權利要求1所述的一種基于曲線斜率變化的汽車方向盤檢測方法，其特征在于步驟7中分別計算每一條單像素邊緣在Point_ij處的曲線偏轉角度θ_ij的步驟如下：

7.1)：計算每個Point_ij與Point_i(j+1)之間的中間點處的切線斜率記為slop1_ij，slop1_ij＝(y_i(j+1)–y_ij)÷(x_i(j+1)-x_j)；

7.2)：計算每個Point_ij處曲線偏轉角度

其中，j＝1,2,3,4,5,6。