[发明专利]一种基于自适应阈值的交通标志检测方法

摘要

本发明公开了一种基于自适应阈值的交通标志检测方法。本发明首先采用红蓝化方法进行图像预处理得到红蓝灰度图，然后对灰度图进行多次阈值化处理。在每次阈值化处理中，对于阈值化处理生成的二值图像进行轮廓检测；然后，根据交通标志的形状特征进行几何条件约束和Hu不变矩的标志轮廓匹配，过滤筛选得到当前阈值图像中的疑似交通标志区域集合；最后，合并多次阈值化处理结果，并根据标志的轮廓区域检测出现的频次确定最终的交通标志感兴趣区域。本发明使图像中的交通标志候选区域得到更好的阈值化处理效果，具有阈值自适应的特点，不仅具有高效的检测效率和时间性能，而且很好地解决了不同光照条件下的适应性问题。

主权项

一种基于自适应阈值的交通标志检测方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：图像标准红蓝化；选取RGB颜色空间图像中像素点R值和B值的最大值，并求得该像素点的R、G、B三值总和，然后进行求比运算，保存的比值ΩRB形成预处理后的灰度图像GR；所述的求比运算公式如下：ΩRB=max(RR+G+B,BR+G+B);]]>步骤2：从阈值80到130，以5为阈值步长对灰度图像GR进行多次阈值化处理，得到二值化图像；检测提取二值化图像中的交通标志感兴趣区域，获得对应阈值图像的轮廓集，具体如下：2‑1、灰度图像GR的阈值化处理；以阈值Ti对灰度图像GR进行对应阈值的阈值化处理，得到二值化图像IMi；其中1≤i≤11；2‑2、轮廓检测处理；对阈值化后的二值化图像IMi进行轮廓检测，得到二值化图像IMi对应的轮廓集CTi；2‑3、几何约束处理；根据交通标志的几何约束特征，对轮廓集CTi进行长度、宽度、长宽比、面积比和周长比的几何约束筛选，滤除各种干扰轮廓，得到符合交通标志几何特征条件的轮廓集CT#i；所述的轮廓几何约束特征如表1所示；表1 轮廓几何约束特征特征最小值最大值宽度24128高度24128高宽比0.51.5轮廓周长/外接框周长0.31.2轮廓面积/外接框面积0.412‑4、Hu不变矩匹配；计算轮廓集CT#i中所有轮廓的Hu不变矩，使用交通标志形状特征进行Hu不变矩的匹配，过滤不符合条件的轮廓，得到当前二值化图像IMi的候选交通标志轮廓集CT*i；所述的交通标志形状特征包括圆形、三角形和矩形；所述的7个Hu不变矩M1到M7的计算如下：M1＝η20+η02M2＝(η20‑η02)2+4η112M3＝(η30‑3η12)2+(3η21‑η03)2M4＝(η30+η12)2+(η21+η03)2M5＝(η30‑3η12)(η30+η12)[(η30+η12)2‑3(η21+η03)2]+(3η21‑η03)(η21+η03)[3(3η21+η03)2‑(η21+η03)2]M6＝(η20‑η02)[(η30+η12)2‑(η21+η03)2]+4η11(η30+η12)(η21+η03)M7＝(3η21‑η03)(η21+η03)[3(η30+η22)2‑(η21+η03)2]‑(η30‑η12)(η21+η03)[3(η30+η12)2‑(η21+η03)2]所述的Hu不变矩匹配的计算公式如下：I(A,B)=Σi=17|1miA-1miB|]]>miA=sign(hiA)×log(hiA)]]>miB=sign(hiB)×log(hiB)]]>其中，和分别是待匹配轮廓A和标准形状轮廓B的Hu不变矩；I(A,B)为待匹配轮廓A和标准形状轮廓B的匹配值，I(A,B)越小则说明待匹配轮廓A和标准形状轮廓B越相似；本方法中预设定的匹配值为0.1，如果Hu不变矩匹配得到的匹配值大于0.1，则淘汰这个轮廓区域；步骤3：多次阈值化结果合并；对每个阈值Ti处理得到候选交通标志轮廓集(CT*1，...CT*i，...CT*11)，候选交通标志轮廓集CT*i中包括ki个轮廓(ct1，...ctki)，每个轮廓ctki包含轮廓类型type和外接矩形r；将候选交通标志轮廓集CT*i中的所有轮廓与候选交通标志轮廓集CT*i+1到候选交通标志轮廓集CT*11中的所有轮廓进行比较，如果候选交通标志轮廓集CT*i的轮廓CT*i.ctki和交通标志轮廓集CT*i+1的轮廓CT*i+1.ctkj为同一轮廓，则必有候选交通标志轮廓集CT*i的轮廓CT*i.ctki的外接矩形CT*i.ctki.r包含交通标志轮廓集CT*i+1的轮廓CT*i+1.ctkj的外接矩形CT*i+1.ctkj.r；判断轮廓包含的标准如下：3‑1、计算轮廓CT*i.ctki的外接矩形中心点pc的坐标；坐标计算公式为:CT*i.ctki.r.pc[x]=(CT*i.ctki.r.pa[x]+CT*i.ctki.r·pb[x])2;]]>CT*i.ctki.r.pc[y]=(CT*i.ctki.r.pa[y]+CT*i.ctkir.pb[y])2;]]>其中，点pa、pb分别是外接矩形r的左上角点和右下角点；3‑2、如果CT*j.ctkj.r.pa[x]＜CT*i.ctki.r.pc[x]＜CT*j.ctkj.r.pb[x]，并且CT*j.ctkj.r.pa[y]＜CT*i.ctki.r.pc[y]＜CT*j.ctkj.r.pb[y]，则认为候选交通标志轮廓集CT*i的轮廓CT*i.ctki包含交通标志轮廓集CT*i+1的轮廓CT*i+1.ctkj；将所有被包含的交通标志轮廓集CT*i+1的轮廓CT*i+1.ctkj保存至新的轮廓集CTi″，并将该轮廓CT*i+1.ctkj从交通标志轮廓集CT*i+1中删除；在轮廓集CTi″中选择出现大于等于2次的轮廓作为最终的候选轮廓，将所有候选轮廓保存在集合CT*中。