[发明专利]一种城市环境中导向交通标线识别系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于一种图像识别系统，具体涉及到一种可以识别城市道路上标识的交通标线，用于指导无人驾驶汽车对于路面环境的感知，智能决策行驶的路线及遵从交通法律和法规。

背景技术

目前，在无人驾驶车和主动安全领域，对车辆行驶的环境信息感知要求提高，不但要根据车载的各种传感器信息，获得车辆周围影响行车的障碍物信息，还要根据车辆所处的环境，智能决策行驶的路线及遵从交通法律和法规。

在城市道路环境中的十字交通路口，一般均有标画于路面上的各种线条、箭头、文字、突起路标和轮廓标等构成的交通标线，用于管制和引导交通。为了使车辆行驶到交通路口之前，能正确的进入要行驶的车道，如车辆要左转，要提前进入左转车道；车辆要右转，需提前进入右转车道等。在车辆行驶的道路中常出现菱形，表明前方有人行横道，需减速慢行。车辆行驶中，应该遵守这些基本的交通驾驶规则，保证自身和他人的安全。

然而，目前，对地面上的交通标线识别系统研究较少，特别是在无人驾驶车和主动安全的应用中。为此，提出一种城市环境中导向交通标线的识别算法，适用于无人驾驶车和主动安全对地面标记感知的需要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种城市环境中导向交通标线识别系统及方法，实现对路面导向标识的主动认知。

本发明的技术方案是：一种城市环境中导向交通标线识别系统，其特征在于：包括图像采集单元，获取在道路上拍摄的图像信息；导向交通标线提取单元，将从图像采集单元获取的图像中导向交通标线的区域提取出来；数据库单元，存储导向交通标线标识；导向交通标线识别单元，将导向交通标线提取单元提取的导向交通标线图形与数据库单元的导向交通标线标识对比，并将图形的识别结果传给车载控制单元；车载控制单元，根据导向交通标线识别单元的识别结果做出车辆行驶指令。一种城市环境中导向交通标线识别方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、采集路面图像，并对图像进行直方图均衡化处理，增强图像对比度；

步骤二、对图像进行自适应阈值分割，根据分割后的二值图像得到交通标线的候选区域；

步骤三、将不同形状类的候选交通标线图像进行灰度化、归一化及Gabor小波变换，得到特征向量；用二维独立分量分析算法降低特征向量的维数，并利用最近邻分类算法进行分类，获得交通标线的类别；步骤四、将图像中的交通标线类型信息送入车载控制单元，车载控制单元选择正确的车道行车。

作为城市环境中导向交通标线识别方法的进一步改进，还包括如下步骤：对增强后的图像进行逆投影变换，得到场景的俯视图。

作为本方案的进一步改进：所述步骤二还包括，对采集的路面图像进行Canny边缘提取，根据分割后的二值图像和Canny边缘图像，分裂和合并二值图像，得到交通标线候选区域。

作为本方案的进一步改进：所述步骤二还包括：分裂和合并后的二值图像，是通过查找二次分割后的二值图像的连通区域，并根据区域形态学判断交通标线区域和非交通标线区域。所述区域形态学选择的区分特征是面积、宽度、高度和占空比。

本发明的有益效果是：逆透视变换后，用局部自适应阈值分割方法，分割出的交通标线感兴趣区域图像清晰，杂质较少，错误率低；根据交通标线的形状，面积，占空比等信息定位导向交通标线，交通标线正确定位率高；用Gabor小波变换表示交通标线的特征，用二维独立分量分析方法降低特征维数，最近分类器分类交通标线的类别，该方法求取的特征维数低，分类准确率高。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的系统结构图；

图2为本发明具体实施方式的采集单元采集的原图像的平面坐标系；

图3为本发明具体实施方式的逆投影变换图像平面坐标系；

图4为本发明具体实施方式的导向交通标线的检测流程图；

图5为本发明具体实施方式的导向交通标线的识别流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

(1)首先从车载相机中获取连续图像，然后直方图均衡化方法，增强图像的对比度，使图像中交通标线区域更加容易分辨。

(2)将增强后的图像进行逆投影变换，变换的具体过程如下：

假设相机安装在车辆的前方，基本与水平面保持平行，如附图2所示，首先定义两个平面坐标：