[发明专利]基于颜色空间及选择投票机制夜间信号灯检测与识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通信号灯领域，更具体的说，涉及一种基于颜色空间选择及投票机制的夜间信号灯检测与识别的方法。

背景技术

由计算机引导的驾车辅助系统的发展，例如GPS定位系统，雷达定位，ESP对于日益高端化的汽车有相当大的意义。其中信号灯的识别在辅助系统中的作用不可小觑，它关系着驾车的安全性。不仅如此，世界上有7%~8%的色盲色弱患者，对交通指示灯的识别，使得这一群体驾车成为可能。所以这一课题引来了众多的关注者。最基本的交通灯是我们常见的红绿灯：包含红色，绿色，黄色灯。除此之外，另一种指示设施：计时器也在街头日渐增多。计时器是为了指示剩余等待时间，让驾驶员提前做好准备，从而减少交通意外的重要的交通基础设施。

近些年，很多的交通灯识别算法相继涌出。Lindener等人在《Robust Recognitionof Traffic Signals》（IEEE智能车辆专题论文集,pp.49-53.2004）中提出了一种基于颜色、形状、纹理特征的识别方法。Gavrila等人基于Urban Traffic Assistant（UTA）在《Real Time Vision for Intelligent Vehicles》（IEEE仪器仪表和测量杂志,Vol.4,No.2,pp.22-27，2001）中提出了标准模式识别技术。Fang等人在《Road-Sign Detectionand Tracking》（IEEE车辆技术会刊,Vol.52,No.5,pp.1329-1341，2003）中使用了神经网络来对道路标志的颜色以及形状特征进行分类判决。但是现有的技术大多都将重点放在研究白天的交通标示识别，对于夜晚的交通标识则少有涉猎。而在现实生活中，实际情况是夜晚发生交通意外的概率要比白天大的多，所以夜晚的信号识别非常重要。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于颜色空间及选择投票机制的夜间信号灯检测与识别方法，主要基于颜色空间进行定位，利用几何向量进行角度矫正，最后针对于计数器多使用7段数码管这一特征，进行分段检测，投票判决，以确定计数数值。本发明可以达到较高的识别准确率，并且具备实时性。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

基于颜色空间及选择投票机制的夜间信号灯检测与识别方法，包括步骤如下：

第一步：利用颜色空间对信号灯进行定位。利用HLC颜色空间提取感兴趣区域，白天与夜晚虽然都可用颜色信息提取感兴趣区域，但是后序步骤不同，白天光线充足，可以根据提取出的感兴趣区域直接分辨信号类型，但是夜晚不可以，由于光晕效应，光圈内部充分曝光，使得光线趋于白色，所以利用红绿灯本身的几种颜色提取的目标只有一个光圈，内部是中空的。我们可以根据寻找此黑色环状物体来确定信号灯所在位置。

第二步：矫正由于拍摄引起的信号指示灯的角度偏移，寻找主方向。由于拍摄角度等问题，会使得图片或视频中的信号灯角度有所偏移，即信号灯不垂直于水平地面，与模板角度不同，这种情况会影响后序判决。所以利用寻找中轴线的方法确定信号灯主方向，从而校正信号灯的位置，增加判决的准确率。

第三步：通过骨架提取，XY方向投影得到投影直方图，由于指示灯的标志是有限的可以通过直方图最小距离来判断信号灯类型。即得到目标投影直方图，与枚举的所有指示标志模板进行对比，寻找最相近的直方图，该直方图所代表的指示标志则为判决结果。针对于七段数码管的具体情况，我们可使用更加有针对性且有效的的判决方法。我们将识别目标与参考模板进行逐段比对，采用投票机制，最终实现识别。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2为本发明信号灯和计数器在白天和黑夜的差异图；

图3为本发明方向角度校正的系统架构图；

图4（1）-图4（3）为本发明提取骨架，并在X,Y方向进行投影来判别是否为数字的方法示意图；

图5为本发明基于7段数码管识别目标计数器数字的方法示意图；

图6（a）—图6（f）为本发明夜晚交通指示识别方法；其中：图6（a）原始图像；图6（b）基于HLC最初的目标定位；图6（c）寻找空洞来定位主要目标；图6（d）在X,Y方向投影确定指示标志类型；图6（e）方向角度校正；图6（f）检测结果。

具体实施方式

下面对本发明的实施例做详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。