[發明專利]一種基于圖像識別的公路事故響應與警示系統及方法

在審

• 申請號: 201811384803.6
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109543598A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 孫蓉;劉洪丹;韓笑;韓道麟;劉帥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種基于圖像識別的高速公路事故響應與警示系統，其特征在于所述系統包括存儲器、攝像機、中央處理器三部分，其中：

所述攝像機用于采集圖像數據并通過I2C通訊傳輸信息；

所述中央處理器用于接收攝像機采集的圖像并將圖像儲存在存儲器中，同時將圖像進行處理，若處理結果顯示前方高速公路存在交通問題，則由中央處理器進行示警。

2.根據權利要求1所述的基于圖像識別的高速公路事故響應與警示系統，其特征在于所述中央處理器和存儲器選用Kinetis K60。

3.根據權利要求1所述的基于圖像識別的高速公路事故響應與警示系統，其特征在于所述采用OV7725攝像頭模塊。

4.一種基于圖像識別的高速公路事故響應與警示方法，其特征在于所述方法包括硬件結構搭建、圖像預處理過程、基于幀間差分法的事故判定機制三部分，具體步驟如下：

一、硬件結構搭建：

所述硬件部分由存儲器、攝像機與中央處理器三部分組成，其中：

所述攝像機用于采集圖像數據并通過I2C通訊傳輸信息；

所述中央處理器用于接收攝像機采集的圖像并將圖像儲存在存儲器中，同時將圖像進行處理，若處理結果顯示前方高速公路存在交通問題，則由中央處理器進行示警；

二、圖像預處理過程：

(1)灰度化

將攝像機采集的圖像按照式(1)進行灰度化處理：

式中，R代表RGB中紅色數值，R∈[0,255]；G代表RGB中綠色數值，G∈[0,255]；B代表RGB中藍色數值，B∈[0,255]；

(2)逆處理

使用逆透視的方法對灰度處理后的圖像進行坐標轉換，轉換后的矩陣形式如式(9)所示：

上式中，x、y分別為圖像在x坐標方向和y方向上的長度，dx、dy分別為每個像素在x和y方向上的長度，u₀、v₀分別為中心像素的行數和列數；

(3)二值化

對坐標轉換后的圖像進行二值化處理，二值化公式如式(10)所示：

式中，A為每個像素的灰度值，F為手動設置的閾值，當灰度值大于閾值時，黑白像素值置1像素為黑，反之為白；

三、基于幀間差分法的事故判定機制：

(1)采用高斯濾波對二值化圖像進行處理，將二值化圖像中各個位置的坐標帶入高斯函數中去，得到高斯濾波器模板的系數，對于窗口模板大小為(2K+1)×(2K+1)的高斯濾波器，模板中各個元素的計算公式如式(12)所示：

式中，(2K+1)為濾波窗口模板大??；

(2)以經過高斯濾波處理之后的圖像信息作為幀間差分法的樣本圖像，若相減兩幀圖像的幀數分別為第K幀與第K+1幀，其圖像分別為f_k(x,y)、f_k+1(x,y)，差分圖像二值化閾值為T，差分圖像用D(x，y)來表示，按照式(13)對樣本圖像進行基于幀間差分法的事故判定：

(3)當中央處理器判斷出路況出現問題時，將通過遠程方式將該信息傳遞給周圍的相關站點。