[发明专利]一种两步法红外诱导标志提取算法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域的方法，公开了一种用于两步法红外诱导标志提取的方法。本发明主要是针对红外诱导系统的红外诱导标志提取而设计的，红外诱导系统在道路两旁设置等间隔的红外诱导标志，采用车载红外探测成像系统采集浓雾下前方路况信息。本发明应用于浓雾天气下的红外诱导标志的提取。

背景技术

世界各国的高速公路运行管理经验表明：在所有不利气候条件中，大雾对高速公路运行所产生的危害最大。目前，就世界范围内降低或预防因大雾引发高速公路交通事故的方法主要有以下几类：关闭高速公路、大雾自动告警和限速控制、灯光诱导和车辆辅助驾驶。

关闭高速公路可以有效防止大雾引发的高速公路交通事故，但其代价是显而易见的；基于区域路段气象监测和雾况预警能够达到警告驾驶员注意路况驾驶，而不能够解决浓雾下车辆通行的问题；基于灯光诱导的通行方案在一定雾况条件下能够导引车辆行驶，但当雾况较为严重时，车辆还是无法获得道路边缘信息；基于GPS和ZigBee局域网技术的通行方案依赖于GPS精度，且不能获得道路的边缘信息；在雾较小时，利用图像增强的方式提高道路图像的清晰度可以指导驾驶，但当浓雾较大时，图像增强方式已无法较好的恢复出道路场景。

目前基于红外诱导技术的浓雾天高速公路导引方法。是指红外诱导系统在道路两旁设置等间隔的红外诱导标志，采用车载红外探测成像系统采集浓雾下前方路况信息。红外诱导标志处于图像的高亮部分，但所占比例很小，背景因浓雾的衰减主要是高低起伏较小的干扰噪声。而远距离诱导标志占图像像素较少，一般在5×5以下，而且由于浓雾的衰减，亮度相对较低；近距离诱导标志成像面积大且亮度高。

但是直接对红外诱导标志图像进行分块的自适应分割只能正常分割出含有红外诱导标志的部分区域，且存在严重的网格效应。近距离诱导标志基本上可以从图像中提取出来，而部分远距离诱导标志淹没在噪声中。原因是：近距离诱导标志面积相对较大且特征明显，分割效果相对较好；远距离区域中背景像素占图像的绝大部分，诱导标志相对于分块区域面积很小，算法获得的阈值较小，所以分割效果不好。当利用图像均值与方差辅助分割后，红外诱导标志及其车辆红外辐射区域基本上可以分割出。但是依然存在严重的噪声，还存在一定的网格效应。

发明内容

为了解决现有红外诱导技术中，常用分块的自适应分割方法效果不好，而且红外诱导标志图像中近距离红外诱导标志特征明显，远距离红外诱导标志特征较差的问题。本发明针对红外诱导标志的特征提出了两步法的红外诱导标志提取算法。首先利用简单的方法提取近距离红外诱导标志，再对远距离小区域提取特征较差的红外诱导标志。

本发明的原理是：在红外诱导标志提取过程中，由于常用的自适应分割方法对远距离诱导标志分割效果不好，针对不同距离的红外诱导标志在图像中的成像面积大小及其浓雾衰减作用不同的特点，本发明提出了两步法红外诱导标志提取算法。首先，利用均值与方差初始分割出近距离高亮度大面积的红外诱导标志，根据红外诱导标志的位置信息对单个红外诱导标志区域进行再分割提高红外诱导标志的位置提取精度，并根据近距离红外诱导标志位置确定远距离红外诱导标志区域。然后，利用局部区域方差消除远距离区域中的背景部分，并利用远距离红外诱导标志的边缘灰度值提取远距离诱导标志。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明两步法红外诱导标志提取算法包括以下两个过程：

A、近距离红外诱导标志分割及其再分割提高红外诱导标志分割精度。

B、确定远距离红外诱导标志区域及其分割。

一种两步法红外诱导标志提取算法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、近距离红外诱导标志分割：利用均值和方差分割提取近距离红外诱导标志；

(2)、近距离红外诱导标志位置提取：利用区域标志的方法标记红外诱导标志并利用积分的方式计算单个红外诱导标志的位置参数；

(3)、近距离红外诱导标志再分割：对单个红外诱导标志区域进行再分割，提高红外诱导标志的位置精度；

(4)、确定远距离区域：利用近距离的红外诱导标志和红外成像装置标定模型确定远距离的红外诱导标志区域；

(5)、消除背景区域：利用像素局部区域的方差与远距离区域的方差比较消除背景部分像素，消除大面积背景区域对红外诱导标志的影响，从而获得红外诱导标志的前景区域；

(6)、远距离区域分割：在前景区域中，采用基于梯度直方图法自适应阈值分割远距离诱导标志。