[发明专利]一种路面障碍检测方法

摘要

本发明公开了一种路面障碍检测方法，包括以下步骤S1采集道路视频图像，进行灰度化、滤波平滑处理和图像增强处理；S2使用Canny边缘检测方法提取出大概的道路边界；S3基于Hough变换精确提取出道路的边界；S4采用双自适应阈值法分割出车底阴影；S5对车底阴影图像按照从上到下，从左到右扫描阴影线，扫描阴影线，完成对路面车辆障碍物的检测。本发明基于车辆底部阴影的路面车辆障碍检测算法能够较好地检测出车前的运动车辆，且该算法具有较好的可靠性和鲁棒性。

主权项

一种路面障碍检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集道路视频图像，进行灰度化、滤波平滑处理和图像增强处理；S2：使用Canny边缘检测方法提取出大概的道路边界，具体方法如下：S2‑1：使用高斯滤波方法对图像进行平滑处理，f(x,y)表示原图像，g(x,y)表示高斯平滑后的图像；S2‑2：图像像素邻域内的x方向和y方向的两个偏导数的有限差分可以由下列公式近似计算得到：gx(x,y)＝[g(x+1,y)‑g(x,y)+g(x+1,y+1)‑g(x,y+1)]/2，gy(x,y)＝[g(x,y+1)‑g(x,y)+g(x+1,y+1)‑g(x+1,y)]/2，gx(x,y)，gy(x,y)分别为x方向和y方向的两个偏导数的有限差分；则的梯度幅值大小方向角分别为：M(x,y)=gx2(x,y)+gy2(x,y),]]>θ(x,y)=arctan(gy(x,y)gx(x,y)),]]>其中，M(x,y)为梯度幅值，θ(x,y)为梯度方向角；S2‑3：对得到的M(x,y)进行非极大值像素点的抑制,就是通过保留邻域范围内梯度幅值为局部最大值的像素点,而去除所有非局部最大值的像素点,则M(x,y)中邻域内的局部最大值点可以形成比较精确的图像边界,非极大值抑制的实现过程可通过以下公式来实现：N(x,y)＝max(x,y)∈SM(x,y),其中，M(x,y)为梯度幅值图像，N(x,y)表示非极大值抑制后图像，S表示像素点领域范围；S2‑4：对S2‑3中抑制后的图像进行处理，对其保留下来的极大值像素点采用双阈值法进行确定，分别设定两个阈值，即低阈值THmin和高阈值THmax，其中THmin<THmax,图像N(x,y)中像素点梯度幅值大于THmax的称为强边缘像素,可以直接当作边缘；而小于THmin的则称为非边缘点，可以直接排除；在THmin，THmax之间的称为弱边缘像素，弱边缘像素还需进一步确定其是否为边缘点，寻找周围邻域内是否存在已经被判定为边缘的像素点，若存在则可认为该点为边缘像素点，若不存在则认为该点为非边缘像素点；然后再通过下式来判断N(x,y)保留下来的极大值像素点是否为边缘点，其中，S为检测点(x,y)不包含该检测点的邻域，G(x,y)表示边缘检测结果,G(x,y)＝1表示该位置为边缘位置；S3：基于Hough变换精确提取出道路的边界，具体方法如下：S3‑1：在极坐标空间上直线的另一个标准表示方式为：ρ＝x cosθ+y sinθ，其中，θ为夹角，表示直线与x轴的角度,θ的取值范围为θ∈(‑90°，90°)；ρ为极半径，表示原点到直线的距离，对于M×N大小的图像，ρ的取值范围ρ∈(‑D，D)，其中D为图像对角线间两点的距离，S3‑2：θ设定一个适合的步长，通过上式计算得到将得到ρ的近似为最接近的能在轴上能取到的单元值；ρ也设定一个适合的步长，然后根据坐标(ρ，θ)将该坐标所对应的参数空间累加器单元加一；依此累加，计算得到累加器单元的峰值所对应的点，即表示为图像空间的直线；S3‑3：根据x‑y图像空间与k‑b参数空间的点线对偶性，在k‑b参数空间中的任意一个点在x‑y图像空间的都存在相对应的一条直线，只要通过统计k‑b参数空间累加器单元的峰值就可以实现对x‑y图像空间中直线的检测；S4：采用双自适应阈值法分割出车底阴影；S5：对车底阴影图像按照从上到下，从左到右扫描阴影线，扫描阴影线的具体处理步骤如下：S5‑1：如符合公式：g(x,y)‑g(x‑1,y)＝255&&g(x,y)‑g(x+1,y)＝0，标记为起始点xstart，并继续扫描该行的连续白点，其中，g(x,y)为灰度图像在点(x,y)处的灰度值；S5‑2：当满足公式：g(x,y)‑g(x‑1,y)＝0&&g(x,y)‑g(x+1,y)＝255，标记为终点xend，确定出阴影线的起始点xstart和终点xend；S5‑3：再利用公式：Len＝xstart‑xend，确定阴影线的长度Len；S5‑4：给阴影线的长度设定一个上限阈值Lenmax和下限阈值Lenmin满足Lenmin<Len<Lenmax的阴影线才判定为可能的车底阴影线；S5‑5：相机投影到图像中的车辆成像的宽度ω表示为：其中，ωP为实际车辆的宽度(单位：m)，H为相机的光轴与路面之间的相对高度(单位：m)，y为车辆在图像中y轴上所在的行(单位：像素)，阴影线长度的下限阈值Lenmin和上限阈值Lenmax由y值决定的，设Lenmin和Lenmax分别取：Lenmin＝0.8ω，Lenmax＝1.2ω。