专利名称：一种雾天距离测量方法及装置、距离预警方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于数字图像处理领域，尤其涉及一种雾天距离测量方法及装置、距离预警方法及装置。
背景技术：
为了便于说明，首先解释如下词语。暗像素值以某个像素点为中心的局部区域里，三个颜色通道(R、G、B颜色通道) 中最低的强度值称为该像素点的暗像素值。通常，在清晰的户外图像中，不包括天空及灰白物体的绝大部分区域，至少有一个颜色通道的强度值很低，即该区域中的像素点的暗像素值很低，而在被雾干扰的图像里，由于图像像素充斥有大气的白光成分，因此这些像素的暗像素值会变得比较高。测距物体测量与前方物体之间的距离的测距方。目标物体距离测距物体最近的被测方。测距车辆测量与前方车辆之间的距离的车辆。目标车辆距离测距车辆最近的车辆，即被测距的车辆。如今人们的生活已经离不开车辆，但随着车辆事故发生率的逐年提高，特别是在恶劣驾驶条件下，如不小心更容易发生事故，人们也逐渐意识到了安全驾驶的重要性。车辆测距是车辆智能交通系统的基本功能，能够准确地测量车距、及时提醒驾驶员安全行车，有助于降低事故的发生率，特别是在大雾天气，车辆测距系统更显得尤为重要，目前车辆测距系统也是车辆研发的一个重要领域。通常在晴朗天气下，通过可见光通信和图像处理的方法可以实现车距测量，前车 (目标车辆)的一对LED尾灯向后发出包含有身份标识、车身宽度、尾灯间距等信息的调制光信号，后车(测距车辆)利用面阵光电传感器采集前车的图像并接收前车发送的调制光信号，通过解调获取光通信信息，再根据两车灯在图像中的位置信息便可计算出前后两车的间距、相对速度及相对位置。然而，上述这种测距方式不适于在雾天使用，因为在雾天测距车辆拍摄的图像很模糊，这样计算得到两车间距离容易存在较大偏差。为此在雾天条件下，现有一般采用激光测距或超声波雷达测距，但是，这两种主动式的测距方式主要是通过测距车辆发射激光或超声波，经过目标车辆反射后获取激光信息或超声波信息，再经过相关计算得到车距。然而，这两种主动式的测距方式均需要增加发射、接收信号装置，如此会增加系统的复杂度， 生产成本也比较高。 不仅仅在车辆测距领域，在其他测距领域都会遇到这种问题，比如轮船测距等等， 甚至还可以包括测量测距物体与前方障碍物的距离，显然在雾天环境下采用现有的主动式测距方式系统比较复杂，成本也高
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种雾天距离测量方法，该方法仅需分析测距物体拍摄的单幅雾天照片就可以计算出与目标物体的距离，该方法简单、性能更好且效率更高，解决了现有雾天测距技术复杂、成本高的技术问题。本发明是这样实现的，一种雾天距离测量方法，所述方法通过分析测距物体拍下的雾天图像计算出距离，在获取到雾天图像后，所述方法包括下述步骤测距物体采集包含有目标物体的雾天图像；在所述雾天图像中确定距离测距物体最近的目标物体的位置点z ;得出所述目标物体的位置点z的暗像素值D(Z)；获得整体大气光值A ；根据暗像素值D(Z)与整体大气光值A计算出所述位置点z的透射率根据位置点z的透射率t(z)计算出目标物体与测距物体的实际距离 d⑷=_1^，其中β为大气散射系数。进一步，在所述雾天图像中确定距离测距物体最近的目标物体的位置点ζ的步骤具体如下将所述雾天图像转换成灰度图像；对所述生成的灰度图像进行噪声滤波；找到距离测距物体最近的灰度梯度突变位置点，该位置点就是所述的目标物体的位置点ζ。进一步，本发明方法用于测量车辆间的距离，所述的测距物体为测距车辆，所述的目标物体为目标车辆，在所述生成的灰度图像进行噪声滤波的步骤之后，还包括下述步骤对滤波后的灰度图像进行自适应二值化处理得到二值图；对所述二值图进行霍夫直线检测，得到测距车辆所在车道的两条车道线；计算出所述两条车道线的交点，确定以该交点为顶点、两条车道线为邻边的区域为所述目标车辆的位置点ζ的检测区域。进一步，在二值化处理灰度图像时，仅对所述灰度图像的下半部分进行自适应二值化处理。进一步，所述获得整体大气光值A具体包括通过选取所述雾天图像顶部的最大亮度值作为整体大气光值Α。本发明的第二个目的在于提供一种距离预警方法，该方法解决了现有雾天距离预警方法的实现步骤复杂的技术问题。本预警方法预设有距离报警阈值，在计算得到目标物体与测距物体的实际距离d(z)后，还包括下述步骤判断所述实际距离d(z)是否小于预设的距离报警阈值；当所述实际距离d(z)小于预设的距离报警阈值时输出报警信号。本发明的第三个目的在于提供一种雾天距离测量装置，该测距装置结构简单、性能较好。本装置通过分析测距物体拍下的雾天图像计算出与目标物体的距离，所述装置包
5括图像采集单元，用于测距物体采集包含有目标物体的雾天图像；目标确定单元，用在所述雾天图像中确定距离测距物体最近的目标物体的位置点 ζ ;暗像素值计算单元，用于得出所述目标物体的位置点ζ的暗像素值D(Z)；大气光值估计单元，用于获得整体大气光值A ；透射率计算单元，用于根据暗像素值D(Z)与整体大气光值A计算出所述目标物体的位置点ζ的透射率=;距离计算单元，用于根据位置点ζ的透射率t(z)计算出目标物体与测距物体的实际距离=其中β为大气散射系数。进一步，所述的目标确定单元包括图像转换模块，用于将所述雾天图像转换成灰度图像；图像滤波模块，用于对所述生成的灰度图像进行噪声滤波；梯度突变确定模块，用于找到距离测距物体最近的灰度梯度突变位置点，该位置点就是所述的目标物体的位置点ζ。进一步，本距离测量装置用于测量车辆间的距离，所述的测距物体为测距车辆，所述的目标物体为目标车辆，所述目标确定单元还包括二值化处理模块，用于对滤波后的灰度图像进行自适应二值化处理得到二值图；霍夫直线检测模块，用于对所述二值图进行霍夫直线检测，得到测距车辆所在车道的两条车道线；监测区域确定模块，用于计算出所述两条车道线的交点，确定以该交点为顶点、两条车道线为邻边的区域为所述目标车辆的位置点ζ的检测区域。本发明的第四个目的在于提供一种距离预警装置，所述预警装置中预设有距离报警阈值，本装置包括上述的雾天距离测量装置，此外还包括距离判断单元，用于比较实际距离d(z)是否小于预设的距离报警阈值；报警输出单元，用于当所述实际距离d(z)小于预设的距离报警阈值时输出报警信号。本发明属于被动式测距方式，适于在雾天环境下使用，测距物体拍摄包含有目标物体的单幅雾天图像，分析该雾天图像确定目标物体在图像中的位置，计算出目标物体位置点的暗像素值和获得整体大气光值，根据推导出的公式即可算出该目标物体的实际距离，当测距结果小于预设的阈值时，发出报警信号，提示驾驶员做出相应的操作，相对于现有的雾天距离测量技术，本发明的实现方法简单，仅需处理单幅雾天图像即可，而且图像处理算法快速高效，系统结构简单。本发明不仅仅应用在车辆上测距，也可以广泛应用安装于各种交通工具上。
图I是本发明第一实施例提供的雾天距离测量方法的流程图2是图I中步骤SI的流程图；图3是本发明第二实施例提供的距离预警方法的流程图；图4是本发明第三实施例提供的雾天距离测量装置的结构方框图；图5是图4中目标确定单元的结构方框图；图6是本发明第四实施例提供的距离预警装置的结构方框图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例的目的是在雾天条件下，测量测距物体与目标物体的距离，当所测的距离小于预设距离时发出报警信号，为了实现此目的，首先测距物体上需安装有面阵光电传感器，所述面阵光电传感器采用通常的拍照摄像头即可，拍照摄像头拍下目标物体的雾天图像，供后续分析处理计算出距离，同时测距物体上还需要安装有报警输出装置供输出报警信号。本发明实施例的主要部分在于通过何种算法处理雾天图像得到测距物体与目标物体之间的距离，而本发明实施例中的图像处理方法基于以下关键事实实现在不包括天空及灰白物体的绝大部分局部区域，至少有一个颜色通道具备很低的强度值，而在被雾干扰的图像里，这些区域的图像像素由于充斥有大气的白光成分，因此这些像素的暗像素值会变得比较高。因此，雾图中的这些暗像素值能够直接用来评估雾的浓度，再计算像素的透射率，从而获取景物深度信息，即目标物体的距离信息。本发明适用于各种雾天测距场合，不仅仅可以实现测距车辆测量目标车辆的距离，还可以测量轮船等其它交通工具间的距离，交通工具与前方障碍物的距离，甚至可以测量两个定点物体间的距离，这些雾天测距应用场景显然都在本发明的保护范围之内。下面以具体实施例来说明本发明的技术方案.实施例一:图I示出了本发明第一实施例提供的雾天距离测量方法的工作流程，为了便于说明仅不出了与本发明实施例相关的部分。在步骤SO中，测距物体采集包含有目标物体的雾天图像。在本发明实施例中，所述的测距物体是具有获取图像功能的测距方，包括汽车、轮船等交通工具，还可以是位置不变的测距方，所述的目标物亦是汽车、轮船等交通工具，甚至可以是测距物体前方的障碍物。在步骤SI中，在雾天图像中确定距离测距物体最近的目标物体的位置点ζ。在本发明实施例中，实现此步骤前需要获取到测距物体拍下的雾天图像，所述雾天图像里存在目标物体，为了确定目标物体的位置，在具体实现时可以通过图像灰度转换、 噪声滤波处理，在灰度图像中找到距离目标物体最近的灰度梯度突变的位置，该位置就是目标物体的位置点ζ。在步骤S2中，得出目标物体的位置点ζ的暗像素值D(Z)。在本发明实施例中，位置点ζ的暗像素值就是以位置点ζ为中心的局部区域里，三个颜色通道(R、G、B颜色通道)中亮度最低通道的强度值。对于清晰的户外图像，不包括天空和灰白物体的绝大部分区域，在其中的一些像素点上至少存在一个颜色通道的亮度值很低，基本上接近于0，在数学表达式上，对于一幅无雾图像J，其中的某个像素点χ的暗像素值
权利要求
1.一种雾天距离测量方法，其特征在于，所述方法通过分析测距物体拍下的雾天图像计算出与目标物体的距离，所述方法包括下述步骤测距物体采集包含有目标物体的雾天图像；在雾天图像中确定距离测距物体最近的目标物体的位置点z ；得出所述目标物体的位置点Z的暗像素值D(Z)；获得整体大气光值A ;根据暗像素值D(Z)与整体大气光值A计算出所述位置点z的透射率
2.如权利要求I所述的一种雾天距离测量方法，其特征在于，在所述雾天图像中确定距离测距物体最近的目标物体的位置点ζ的步骤具体包括将雾天图像转换成灰度图像；对所述生成的灰度图像进行噪声滤波；找到距离测距物体最近的灰度梯度突变位置点，该位置点就是所述的目标物体的位置点ζ。
3.如权利要求2所述的一种雾天距离测量方法，其特征在于，该方法用于测量车辆间的距离，所述的测距物体为测距车辆，所述的目标物体为目标车辆，在所述生成的灰度图像进行噪声滤波的步骤之后，还包括下述步骤对滤波后的灰度图像进行自适应二值化处理得到二值图；对所述二值图进行霍夫直线检测，得到测距车辆所在车道的两条车道线；计算出所述两条车道线的交点，确定以该交点为顶点、两条车道线为邻边的区域为所述目标车辆的位置点ζ的检测区域。
4.如权利要求3所述的一种雾天距离测量方法，其特征在于，在二值化处理灰度图像时，仅对所述灰度图像的下半部分进行自适应二值化处理。
5.如权利要求I所述的一种雾天距离测量方法，其特征在于，所述获得整体大气光值A 具体包括通过选取所述雾天图像顶部的最大亮度值作为整体大气光值Α。
6.一种采用如权利要求I至5所述的任一方法的距离预警方法，其特征在于，在所述距离预警方法中预设有距离报警阈值，在计算得到目标物体与测距物体的实际距离d(z)后， 还包括下述步骤判断所述实际距离d(z)是否小于预设的距离报警阈值；当所述实际距离d(z)小于预设的距离报警阈值时输出报警信号。
7.一种雾天距离测量装置，其特征在于，所述装置分析测距物体拍下的雾天图像计算出与目标物体的距离，所述装置包括图像采集单元，用于测距物体采集包含有目标物体的雾天图像；目标确定单元，用在雾天图像中确定距离测距物体最近的目标物体的位置点ζ ；暗像素值计算单元，用于得出所述目标物体的位置点ζ的暗像素值D(Z)；大气光值估计单元，用于获得整体大气光值A ;透射率计算单元，用于根据暗像素值D (ζ)与整体大气光值A计算出所述目标物体的位置点ζ的透射率
8.如权利要求7所述的一种雾天距离测量装置，其特征在于，所述的目标确定单元包括图像转换模块，用于将雾天图像转换成灰度图像；图像滤波模块，用于对生成的灰度图像进行噪声滤波；梯度突变确定模块，用于找到距离测距物体最近的灰度梯度突变位置点，该位置点就是所述的目标物体的位置点ζ。
9.如权利要求8所述的一种雾天距离测量装置，其特征在于，该装置用于测量车辆间的距离，所述的测距物体为测距车辆，所述的目标物体为目标车辆，所述目标确定单元还包括二值化处理模块，用于对滤波后的灰度图像进行自适应二值化处理得到二值图；霍夫直线检测模块，用于对所述二值图进行霍夫直线检测，得到测距车辆所在车道的两条车道线；监测区域确定模块，用于计算出所述两条车道线的交点，确定以该交点为顶点、两条车道线为邻边的区域为所述目标车辆的位置点ζ的检测区域。
10.一种距离预警装置，其特征在于，所述距离预警装置中预设有距离报警阈值，本装置包括上述雾天距离测量装置，此外还包括距离判断单元，用于比较实际距离d(z)是否小于预设的距离报警阈值；报警输出单元，用于当所述实际距离d(z)小于预设的距离报警阈值时输出报警信号。
全文摘要
本发明适用于数字图像处理领域，提供一种雾天距离测量方法及装置、距离预警方法及装置，其中所述方法包括测距物体采集包含有目标车辆的雾天图像；在雾天图像中确定距离测距物体最近的目标物体的位置点z；得出所述目标物体的位置点z的暗像素值D(z)；获得整体大气光值A；根据暗像素值D(z)与整体大气光值A计算出所述位置点z的透射率根据位置点z的透射率t(z)计算出目标物体与测距物体的实际距离本发明相对现有技术实现方法简单，仅需处理单幅雾天图像即可，而且图像处理算法快速高效，装置结构简单；本发明不仅仅应用在车辆测距上，也可以广泛应用于各种交通工具。
文档编号G01C3/00GK102589515SQ201210008700
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者吴金勇, 李芳 , 王一科, 龚灼 申请人:安科智慧城市技术(中国)有限公司