[发明专利]一种道路车辆阴影特征提取方法

权利要求书

1.一种道路车辆阴影特征提取方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：视频数据的提取与预处理

1-1、从摄像头读取前方车辆的视频数据，对视频数据中的每帧图像进行几何约束限制；

设视频数据中的原图像A1的宽和高分别为A1w、A1h，通过几何约束限制对原图像A1进行截取，获得截取后的图像B1；图像B1的宽度为[A1w/4,3×A1w/4]，B1的高度为[A1h/2-A1h/10,A1h-A1h/10]；

1-2、提取HSV通道中的V分量作为单通道图像VImg；

1-3、提取单通道图像VImg的二值化边缘图SImg；

步骤2：阴影阈值计算

2-1、记录单通道图像VImg的宽度MaxWidth与长度MaxHeight，从底部开始扫描单通道图像VImg的每一列，每列上找到一个像素点A，该像素点A使得二值化边缘图SImg在该像素点A的值为0；

2-2、在同一列上，从该像素点A开始逐点向上扫描，计算相邻两个像素点的差值，若其中像素点B存在差值的突变δV，则记录该列上像素点A到像素点B之间的距离highIndex，并将距离highIndex压入高度队列HVector；

2-3、待所有列扫描完成后，保留单通道图像VImg上每列中像素点A到像素点B之间的所有像素，保留的所有像素点形成路面图RoadImg，对路面图RoadImg进行卷积求出均值mean与标准差stdev，并求出阴影阈值threshold：

threshold＝mean-3×stdev；

步骤3：通过阴影阈值threshold提取影线

3-1、通过阴影阈值threshold，自底向上对单通道图像VImg的每一行进行扫描，具体扫描如下：

从左向右扫描单通道图像VImg中的一行像素点，如果扫描到的像素点p的灰度值小于阴影阈值threshold，且像素点p点未被包括到任意一条影线中，则认定像素点p为阴影点，并将像素点p作为一条影线的起始点；

3-2、创建构成影线的点集C_p；

将与像素点p同行且位于像素点p右侧的像素点依次加入点集C_p，直至点集C_p的平均灰度大于阴影阈值threshold或超出该行范围，将点集C_p视为一条影线，记录其左右端点(p,s)与行号，并将该影线放入影线集合S_SL中；

所述的s为该影线的终点的像素点；

3-3、对影线的补全，如果像素点s右侧1/5长度范围内存在阴影点i，则将从像素点s到像素点i之间的像素的灰度值设为阴影阈值threshold，重复步骤3-2；

步骤4：对影线集合S_SL进行分类，提取基准影线

求出影线集合S_SL中每一条影线SL上邻域和下邻域的亮度均值Gb、Gl，并计算Gb与Gl的差值；如果Gb与Gl的差值大于阴影阈值threshold，则认定该条影线SL为阴影区域底层的基准影线BSLine，将其存储于B_SL中；如果Gb与Gl的差值小于等于阴影阈值threshold，则认为其为普通影线FSL；

所述的B_SL为存储基准影线的数据结构，是一个长度与单通道图像VImg宽度相等的数组；当需要存储基准影线BSLine时，更新基准影线BSLine范围内数组B_SL中的元素，该元素记录了基准影线BSLine的行号Row；

所述的基准影线BSLine范围指从该基准影线BSLine的起始点到终点的所有像素点；

步骤5：通过影线融合的方法获取阴影区域

获取与步骤4得到的普通影线FSL相匹配的基准影线BSL；根据普通影线FSL与基准影线BSL位置关系进行融合，从而拟合车辆阴影区域；

5-1、融合普通影线FSL与基准影线BSL，当len(OverRider)＞0且HM＜10×len(BSL)/9时，则认为普通影线FSL与基准影线BSL之间存在匹配关系，其中len(OverRider)为普通影线FSL与基准影线BSL的重叠区域OverRider的长度，HM为融合影线FSL与基准影线BSL之间的高度差，len(BSL)为与普通影线FSL相匹配的基准影线BSL的长度；设单通道图像VImg宽度为MaxWidth，则融合后所得的基准影线BSL的长度上限阈值L为0.2×MaxWidth；

普通影线FSL与基准影线BSL具体匹配处理如下：

设普通影线FSL的起点为P(Px，Y)，终点为S(Sx，Y)；

如果(Px，Sx)的区间内不存在基准影线BSL，或普通影线FSL的纵坐标Y与基准影线BSL的纵坐标的高度差HM大于基准影线BSL的长度len(BSL)，则普通影线FSL与基准影线BSL无法融合；因此计算普通影线FSL的水平边缘均值Ve与长度len(FSL)；若Ve大于50且len(FSL)小于长度上限阈值L，则将普通影线FSL视为一条基准影线BSLine并更新B_SL；否则将普通影线FSL丢弃；

如果(Px，Sx)的区间中存在基准影线BSL，且基准影线BSL的坐标范围未超出区间(Px，Sx)，则表示普通影线FSL完全覆盖了基准影线BSL；如果普通影线FSL的长度未超出长度上限阈值L，则更新基准影线BSL的长度，使得基准影线BSL覆盖普通影线FSL；如果在区间(Px，Sx)中存在多条基准影线BSL，则将多条基准影线BSL组合为一条基准影线BSL，并将多条基准影线BSL中高度最大值作为组合后基准影线BSL的纵坐标；

所述的多条基准影线BSL组合为一条基准影线BSL具体如下：

记录多条基准影线BSL中最大的高度值M，然后将所有的基准影线BSL删除，将区间(Px，Sx)中B_SL的元素全部置为M，表示一条高度为M，左右边界与普通影线FSL相同的基准影线BSL；

如果普通影线FSL未完全覆盖基准影线BSL，则根据普通影线FSL与基准影线BSL重叠区域的长度len(OverRider)与高度差HM决定是否融合影线；

如len(OverRider)＜len(FSL)/2，且HM＞3×len(FSL)/2，则更新普通影线FSL，将普通影线FSL中与基准影线BSL重叠的范围删除；否则认定普通影线FSL存在于基准影线BSL所决定的阴影区域中，更新基准影线BSL的位置信息使其能够完全包含普通影线FSL；

所述的基准影线BSL的位置信息的更新方法如下：

设基准影线BSL的起点为m(mx，y)，终点为n(nx，y)；根据普通影线FSL扩展基准影线BSL的左右端点，形成新的基准影线BSL，其起点为M(Mx＝min(mx,Px)，y),其终点为N(Nx＝max(nx,Sx)，y)。