[发明专利]一种便于电子识别的交通标牌及其识别方法

说明书

技术领域

本发明属于交通标牌设计、计算机辅助驾驶技术以及交通图像处理技术领域，具体涉及一种便于电子识别的交通标牌及其识别方法。

技术背景

交通标牌是管理者向道路使用者传递指引、告警和行为限制等信息的载体，是保障交通安全、有序、高效运行的重要基础设施。目前我国各级道路交通标牌的设计按照《GB5768》等标准进行，其中颜色、形状、字符、图形是交通标牌的基本要素。在驾驶过程中，随着汽车行驶速度的提高，驾驶员的注视点前移，视野变窄，周界感减小，导致视觉感知信息的能力也相应下降；当靠近路边的景物相对于驾驶员眼睛的回转角度大于72°/s时，景物在视网膜上就不能清晰成像，车速越高就越看不清路边近处的景物。此外，当驾驶环境较为复杂时（如车距较小或出现频繁换道的情况），或者长时间驾驶导致精力不足时，驾驶员往往会将注意力集中在前、后方车辆上而忽视路侧的交通标牌。最后，当同一地点交通标牌的数量过多时，驾驶者也无法完全看清各标牌上的内容。由于上述原因，驾驶员在车辆行驶过程中将不可避免地会忽略或来不及识别路边交通标牌上的信息，导致道路管理部门发布的信息（特别是管制、安全告警等重要信息）无法及时、准确地为驾驶者所接收，这将在一定程度上影响道路交通的安全性和通行效率。

计算机辅助驾驶是现代汽车的重要组成部分，利用其进行交通标牌识别能够较好地解决驾驶员漏看、或者忽视交通标牌信息的问题。我国的交通标牌主要依据人体在动视觉条件下的色彩、形状辨识能力而制定设计标准，标牌上图像、文字的编排并没考虑计算机图像处理的要求，现有计算机视觉技术在识别这些图像所表达的信息时精度并不理想，容易产生错误的引导。

现有用于辅助驾驶的交通标牌信息提示技术主要有：

1、GPS技术。利用全球卫星定位系统及“地理坐标—交通坐标—交通标牌”数据库能够实现车辆到达特定位置给予信息提示的目的。该方法的不足是所有交通坐标和对应的交通标牌都必须预先录入系统中，当道路上的标牌信息变更、或者出现临时标牌时（如道路施工竖起的临时标牌），系统难以及时进行信息更新。

2、短距离通信技术。通过无线电发射器向过往车辆的车载装置发送交通信息，可以实现交通标牌信息的及时传达。该方法的不足在于：需要配置路侧通信装置及相应的供电系统，系统维护成本高；过多的标牌信息发送站会导致较严重的电磁污染；信号会对对向行驶的车辆产生错误的引导。

3、计算机视觉技术。计算机视觉系统是通过图像摄取装置（包括CMOS和CCD等传感系统）将目标对象转化为图像信号，并按照一定的采样频率将像素数据传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、色彩等特征，提取需要的信息。现有视频图像识别技术在动视觉环境下辨识能力有限，难以准确识别交通标牌上的文字及符号。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时面向驾驶员和计算机视觉系统的交通标牌设计方法，以及针对该交通标牌的计算机视觉辨识方法。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

一种便于电子识别的交通标牌，所述交通标牌由便于被电子设备所摄取的纯色图块根据空间关系进行排列组合所组成，且该纯色图块的颜色和/或其排列组合方式代表特定的标识信息。

上述技术方案中，所述纯色图块包括规则图块和/或不规则图块，所述规则图块采用矩形、平行四边形、方形、圆形、三角形和/或梯形。

所述纯色图块的排列组合方式包括水平、垂直和/或特定角度。

    所述交通标牌设置在现有交通标牌上。

所述交通标牌的识别方法，包括如下步骤：

1）通过摄像机获取的纯色图块的图像序列；

2）对每帧图像进行预处理，消除其中的空洞和不清晰边界；

3）获取像素组队序列，根据纯色图块的排列进行像素组队，其中每一像素对应色彩空间的某个向量，具有多个分量的值； 

4）在色彩空间中以最小化欧式距离为聚类依据对每个像素的色彩向量进行标准化；

5）以设定的误差允许值对像素组队进行近邻同类合并，此时像素组队中每个单元表示为具有2个元素的向量，分别对应色彩向量标准化值和近邻同类连续像素数；

6）在像素组队向量序列中搜寻已定义的模式，每一种已定义的模式对应一种交通标牌信息，当搜寻到已定义的模式时，完成识别。

所述步骤3）的像素组队具体采用如下的一种或多种子步骤：