专利名称：逐行扫描识别斑马线及测量斑马线距离的方法
技术领域：
本发明涉及计算机视觉技术领域，具体地说，是涉及斑马线的识别及测量斑马线距离的方法，更具体地说，是涉及一种逐行扫描识别斑马线及测量斑马线距离的方法。
背景技术：
从20世纪80年代开始，伴随着与机器人技术密切相关的计算机、电子、通信技术的飞速发展，国内外掀起了智能车辆研究热潮，其中各种具有广阔应用前景和军事价值的智能车辆受到各国的普遍关注。对于智能车辆，智能驾驶关键技术已经成为研发热点。在智能车辆的驾驶领域中，最复杂和最具有挑战性的任务就是实现车辆的自主导航。斑马线识别是车辆自主导航的一项重要内容，它关乎行人的生命安全。因此，快速、准确地识别出斑马线并测量斑马线的距离，以便及时采取相应的措施，显得尤为重要。公开号为CN102218008A的中国专利申请《一种交通路口助盲系统》公开了一种交通路口助盲系统，该系统特征在于其基于RFID射频识别技术和超声波探测技术。在街道的导盲砖下面和交通路口的斑马线下面铺设的电子标签；交通灯信号采集与传输模块由一个嵌入在交通灯信号机内的单片机交通灯信号采集模块和无线发射模块组成，采集模块采集交通灯信号后通过数传模块向外发射，当使用者的智能手杖接收到当前信息，通过蓝牙模块传给智能手机处理，同时将结果告知使用者。公开号为CN101763723A的中国专利申请《一种基于激光检测斑马线行人监测警告装置》，涉及一种基于激光检测斑马线行人监测警告装置。本发明装置包括行人监测装置、控制盒和信号灯。行人监测装置包括分设在斑马线起点和终点的两组触发门；每组触发门包括设置在人行道上并分设在斑马线两端的一个激光发射柱和一个激光接收柱，每组触发门的激光发射柱发射激光光束、由激光接收柱接收激光光束，当行人穿过触发门时便切断该激光光束；两行信号灯分别排列在斑马线的两侧，控制盒安置在的人行道的电线杆上。 本发明装置采用在斑马线两端设置行人监测系统，而且每套行人监测系统增加了进出方向判断，提高了系统运行的效率。本发明装置更有利于提醒司机注意避让，降低交通事故隐患。公开号为CN101577053的中国专利申请《一种车辆斑马线区域变道违章检测系统》提出一种车辆斑马线区域变道违章检测系统，上述斑马线区域包括第一边界线和第二边界线，该系统包括埋设在上述斑马线区域上的多个相互平行的环形线圈，用以感应车辆的触发状态，上述多个环形线圈与上述第一边界线和上述第二边界线各成一倾斜角度，摄像装置用以拍摄图像，处理模块用以接收上述触发状态并控制上述摄像装置进行摄像。本发明提供平行放置的多个环型线圈，具有合理的宽度和间距，能够保证不漏车，同时通过计时比较判断，可以过滤干扰，保证不误抓。公开号为CN102069785A的中国专利申请《一种基于红外对码技术的安全斑马线系统》，提供了一种基于红外对码技术的安全斑马线系统，属于汽车电子技术领域。此装置包括红外线发射器和接收器、CPU、电路系统(包括红外信号电路、测速电路和测距电路)、报警器及刹车减速装置。其实施方法是1)红外线发射器置于红绿灯上，用于发射含灯色、 时间信息的红外信号；2)红外线接收器位于车前端，用于接收红外信号，并传至电路系统； 3)汽车上的速度及测距传感器，将所测信息送至电路系统；4)电路系统将信号处理后传送至CPU ；5)CPU对接收信息进行综合处理，并按情况进行报警、强制刹车或不作干预。本发明由传统的从车辆或红绿灯单方面出发改进成车辆和斑马线信号灯的相互作用，从而达到更好降低交通伤害的目的。公开号为CN201607825U的中国专利申请《一种斑马线行人监测警告装置》，涉及一种斑马线行人监测警告装置，所述装置包括行人监测装置、控制盒和信号灯。行人监测装置包括分设在斑马线起点和终点的两组触发门；每组触发门包括设置在人行道上并分设在斑马线两端的一个激光发射柱和一个激光接收柱，每组触发门的激光发射柱发射激光光束、由激光接收柱接收激光光束，当行人穿过触发门时便切断该激光光束；两行信号灯分别排列在斑马线的两侧，控制盒安置在的人行道的电线杆上。本实用新型采用在斑马线两端设置行人监测系统，而且每套行人监测系统增加了进出方向判断，提高了系统运行的效率。 本实用新型更有利于提醒司机注意避让，降低交通事故隐患。上述专利申请的缺点归纳为如下几条 1)成本高，不节能环保。必须在斑马线交通路口预先架设好地感线圈、射频ID、红外、激光等硬件检测通信设备，以通知提示过往车辆和行人，注意交通安全。在一个城市内布设这类设施会导致成本高，投入大，将来系统维护工作量也大，在提倡低碳环保的节约型社会环境下，这类方法不环保。2)遇到城市大面积停电情况，上述这类斑马线提示方法均不能工作，无法保证斑马线区域的安全。3)不能测量前方斑马线距离并提前预报。而智能交通中要求能检测出斑马线与行驶车辆之间的距离，上述这些方法要依靠车辆压迫斑马线底下的地感线圈，或行人走到斑马线区域遮挡激光接收器信号时，才能被感应到，不能以前预先测量出斑马线距离，有效提前通知当事人，安全系数受到影响。现有技术在识别斑马线时，还提供了一种针对斑马线的特征、建立基于图像的导盲辅助设备进行识别的方法。具体实现方案如下
首先，分割道路中的斑马线区域。引入表征灰度图像对比度的双极系数作为识别的理论基础。由于斑马线区域由交替的黑白带构成，该区域的灰度对比度较为强烈，其得到高双极系数值。而在其它区域，由于灰度值基本一致，得到的双极系数值较低，从而可将图像中具有高双极系数值的区域从整幅图像中分离出来。结合形态学方法消除双极系数图像中的噪声干扰，筛选出具有强烈灰度对比度的道路斑马线区域。然后，对斑马线区域进行边缘特征提取。用Sobel算子对分割后图像进行边缘提取，目的是将斑马线区域中包含特征信息的平行线提取出来，这些特征包括斑马线的条数、长度以及位于视场中的角度。最后，采用Radon变换进行特征提取后重建斑马线。经边缘提取后的斑马线轮廓可以看成一组平行线，Radon变换具有检测直线和反映目标直线结构的能力，可以将图像平面的平行线信息转换到Radon变换空间进行检测， 利用提取出的特征信息对斑马线进行重建。该方法存在有如下三个方面的缺点
1)用双极系数法分割斑马线区域，易受到车道上其他车辆遮挡、道路上左拐右拐指示箭头标示、以及汉字标示的干扰，导致分割错误。2) Radon变换虽然可以检测图像中的线段，但这些线段中有大量并不代表斑马线的其它线段，这些线段如何剔除并未提及。实际上，这些干扰线段会给斑马线重建带来误差，从而影响斑马线的识别。3)同样不能实现斑马线距离的定位，安全系数低，为使用带来不便。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种逐行扫描识别斑马线的方法，该方法通过设计特定的小波模板、利用小波模板对图像采取逐行扫描来识别斑马线，有效解决了现有技术存在的抗干扰能力低、识别精度低、计算速度慢、成本高、能耗高等缺点。为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现 一种逐行扫描识别斑马线的方法，所述方法包括下述步骤
al、构建如下奇小波函数和偶小波函数/_
权利要求
1.一种逐行扫描识别斑马线的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤 al、构建如下奇小波函数/。&和偶小波函数/_
2.根据权利要求ι所述的逐行扫描识别斑马线的方法，其特征在于，在所述步骤di中， 若响应函数向量巧中连续λ个响应函数值均大于设定阈值，则判定第,扫描行对应的图像处存在斑马线4的值为不小于所述待检测图像中斑马线黑白相间一个周期所含的像素个数。
3.根据权利要求1或2所述的逐行扫描识别斑马线的方法，其特征在于，在所述步骤 bl之前还包括对原始彩色图像进行预处理、获得待检测图像的下述步骤blOl、对原始彩色图像进行裁剪，获得感兴趣区域彩色图像； bl02、对感兴趣区域彩色图像进行灰度变换，获得待检测图像。
4.根据权利要求3所述的逐行扫描识别斑马线的方法，其特征在于，在所述步骤bl02 中，对感兴趣区域彩色图像进行灰度变换的方法为对感兴趣区域彩色图像中的每一个像素点采用公式^“胃=0.30Λ + 0.59σ+0.115计算该像素点的灰度值，其中h为彩色像素点中的红色成分，G为彩色像素点的绿色成分，B为彩色像素点的蓝色成分。
5.一种测量斑马线距离的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤a2、利用成像设备获取标定图像，对标定图像中每个扫描行与成像设备的距离进行标定，获得成像设备所成图像中每个扫描行与成像设备的距离；b2、构建如下奇小波函数和偶小波函数/_ C2、逐行扫描待检测图像，将第 扫描行中所有像素点的灰度值向量^分别与奇小波函数和偶小波函数/_作卷积运算；d2、根据公式^ =+ (4·*/_)2计算第 扫描行中所有像素点对应的响应函数向量乓；e2、将响应函数向量巧中的每一个响应函数值与设定阈值相比较，根据比较结果判断第》扫描行对应的图像处是否存在斑马线；f2、根据步骤a2的标定结果获得首次检测到斑马线的扫描行距离成像设备的距离； 其中力待识别的斑马线空间像素灰度周期性变化对应的中心频率，σ根据JJ确定，i = l，2，…，《，《为待检测图像的行数。
6.根据权利要求5所述的测量斑马线距离的方法，其特征在于，在所述步骤e2中，若响应函数向量乓中连续个响应函数值均大于设定阈值，则判定第，扫描行对应的图像处存在斑马线4的值为不小于所述待检测图像中斑马线黑白相间一个周期所含的像素个数。
7.根据权利要求5或6所述的测量斑马线距离的方法，其特征在于，在所述步骤c2之前还包括对原始彩色图像进行预处理、获得待检测图像的下述步骤c201、对原始彩色图像进行裁剪，获得感兴趣区域彩色图像； c202、对感兴趣区域彩色图像进行灰度变换，获得待检测图像。
8.根据权利要求7所述的测量斑马线距离的方法，其特征在于，在所述步骤c202中，对感兴趣区域彩色图像进行灰度变换的方法为对感兴趣区域彩色图像中的每一个像素点采用公式F胃=0.30Λ + 0.59σ+0.115计算该像素点的灰度值，其中，Β为彩色像素点中的红色成分，G为彩色像素点的绿色成分，B为彩色像素点的蓝色成分。
9.根据权利要求5所述的测量斑马线距离的方法，其特征在于，在所述步骤a2中，对标定图像中每个扫描行与成像设备的距离进行标定时采用下述方法固定成像设备位置获得标定图像，在标定图像中每扫描行对应的物理位置上设置标记点，测量每个标记点到成像设备的距离而实现标定。
全文摘要
本发明公开了一种逐行扫描识别斑马线及测量斑马线距离的方法，所述识别斑马线的方法包括下述步骤构建包括奇小波函数和偶小波函数在内的小波函数模板；逐行扫描待检测图像，将每扫描行中所有像素点的灰度值向量分别与奇小波函数和偶小波函数作卷积运算；定义响应函数公式，并根据公式计算扫描行中所有像素点对应的响应函数向量；根据响应函数值及设定阈值识别斑马线。在识别出斑马线之后，通过预先对成像设备所成图像与成像设备距离进行标定，可以获得首次检测到斑马线的扫描行距离成像设备的距离，从而实现对斑马线距离的测量。本发明利用小波模板对图像采取逐行扫描来识别斑马线，斑马线识别抗干扰能力强，识别精度高，识别速度快。
文档编号G06K9/00GK102509089SQ20111038610
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者刘云, 王传旭, 闫春娟 申请人:青岛科技大学