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专利号: 2017102656930
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于快速霍夫变换的路口斑马线检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、采集公路图像,对公路图像进行灰度处理,得到处理后的n×n图像矩阵G,n代表G中的行数和列数;

步骤2、对G进行高斯滤波操作,得出更新后的矩阵G′;具体步骤如下:

步骤21、定义模糊半径r和大小为r*r的模糊矩阵,利用高斯函数计算模糊矩阵中每个元素的值,r<n且r为奇数;

步骤22、对模糊矩阵中的元素做归一化处理:计算模糊矩阵中元素的和sp,并将模糊矩阵中每个元素除以sp,得到归一化后的模糊矩阵P;

步骤23、定义矩阵G′=G,计算更新 从而

得到更新后的矩阵G′,矩阵G′为n行n列;其中,

为向下取整,P(i′,j′)代表P中第i′行

和第j′列的元素,G(i′,j′)代表G中第i′行和第j′列的元素,G′(i,j)为矩阵G′中第i行和第j列的元素;

步骤3、对步骤2得到的矩阵G′做边缘检测;具体步骤如下:

步骤31、计算G′(i,j)的水平方向梯度dx(i,j)=G′(i,j+1)-G′(i,j);

步骤32、计算G′(i,j)的垂直方向梯度dy(i,j)=G′(i+1,j)-G′(i,j);

步骤33、计算G′(i,j)的梯度值 和梯度方向

步骤34、对矩阵G′中每个元素的梯度值进行非极大值抑制:对于G′(i,j),若在α(i,j)方向上的若干个元素梯度值当中,d(i,j)为极大,则G′(i,j)=255;否则G′(i,j)=0;

步骤4、用双阈值算法对矩阵G′中的边缘进行连接,具体步骤如下:

步骤41、定义一个高阈值λ,对矩阵G′中的元素按梯度值进行排序,排序后的元素个数为M个;取排序后的前ω*M个元素中梯度值最大的元素,该元素所对应的梯度值作为λ的值,其中,0.6≤ω≤0.8,且ω*M向下取整;扫描矩阵G′中的每个元素,对于元素G′(i,j),若d(i,j)<λ,则G′(i,j)=255,否则G′(i,j)不变;

步骤42、定义一个低阈值μ,且 对G′中元素值为0的元素做判断:若与该元素距离为1的邻域内的元素值都等于255,则将邻域内的元素梯度值与μ比较,将梯度值大于μ的元素的值赋为0;

步骤43、重复步骤42,直到对矩阵G′中所有的元素都判断完毕;

步骤5、对矩阵G′中的元素进行快速霍夫变换;具体步骤如下:

步骤51、在矩阵G′中任取一个G′(i,j),判断G′(i,j)是否等于0,若是则把该元素加入集合S中,执行步骤52,否则重新执行步骤51;

步骤52、记新加入集合S中的元素为Q,依次对Q的邻域内的元素进行判断,若Q的邻域中存在像素点的值等于0的元素,且该元素不属于集合S,则将该元素加入S中;

步骤53、重复步骤52直到集合S不再扩大为止;

步骤54、选取集合S中距离最远的两个元素作为线段s的端点,线段s的端点坐标分别记为(x1,y1)和(x2,y2),计算集合S中该线段最大的偏离距离d=max{[(y3-y1)(x2-x1)-(x3-x1)(y2-y1)]/L},(x3,y3)为集合S中元素的坐标且步骤55、定义偏离比 若集合S的偏离比R>φ,则以(x3,y3)为分割点,将原线段s进行二分割,分割成以(x1,y1),(x3,y3)为端点的线段s1和以(x3,y3),(x2,y2)为端点的线段s2,并将集合S中元素的坐标点靠近s1的元素分为一个子集,靠近s2的分为另一个子集;

对于每个子集合,用该子集合替换步骤54和步骤55中的集合S,并重复执行步骤54和步骤

55;若R≤φ,则当前子集SK确定一条直线,K初始值为1,每当一个集合能确定一条直线K就自增1,φ为比率阈值;

步骤56、经过步骤55,集合S被划分成若干个子集:{S1,S2,...,SN},N为S被划分成的子集个数;取矩阵G′的第n行第1列元素的左下方任意一点作为坐标原点(0,0),以矩阵G′的行方向为x轴正方向,以矩阵G′的列方向为y轴正方向,构建出平面直角坐标系,使得矩阵G′位于该坐标系的第一象限;在步骤55得到的每个子集中,选取υ个元素,过这些元素作与x轴负方向且直线向上方向的夹角为1度到180度的直线,以<距离,夹角>的形式记录坐标原点(0,

0)到每条直线的距离和每条直线向上方向与x轴负方向形成的夹角;

步骤57、对于每一组<距离,夹角>,统计与其在距离和夹角上都相同的<距离,夹角>的个数,若个数大于ε,则该<距离,夹角>确定一条直线,ε为一条直线上的元素个数阈值;

步骤6、统计矩阵G′中直线密集的区域,将该区域作为斑马线所在的区域,具体步骤如下:步骤61、对步骤57确定出的若干条直线,统计在1度到180度上每个角度所对应的直线数量:若某一直线向上方向与x轴负方向的夹角为α°,则α°对应的直线数量加1;

步骤62、对同一角度上的所有直线按离原点(0,0)的距离从小到大进行排序;对于每一个角度,按照距离从近到远扫描该角度上的所有直线:定义计数变量cnt=1,从第2条直线到最后一条直线逐条判断,若当前判断直线与前一条直线距离在γ以内,则cnt=cnt+1,否则cnt=1;对该角度上所有直线判断完毕后,若cnt>δ,则选定该角度的直线所在区域为斑马线区域;否则该角度上不存在斑马线区域,δ为直线数量阈值,γ为直线间的距离阈值。

2.根据权利要求1所述的一种基于快速霍夫变换的路口斑马线检测方法,其特征在于,所述步骤1具体如下:采集公路图像,对公路图像中每个像素点的红、绿、蓝三个色彩值取平均,取得的平均值作为该像素点的灰度值。

3.根据权利要求1所述的一种基于快速霍夫变换的路口斑马线检测方法,其特征在于,所述步骤21中高斯函数为: 其中,α为调节参数且代表模糊矩阵中元素的离散程度,Δx为模糊矩阵中的元素与模糊矩阵中心点的横坐标方向的距离,Δy为模糊矩阵中的元素与模糊矩阵中心点的纵坐标方向的距离,e为自然底数。

4.根据权利要求1所述的一种基于快速霍夫变换的路口斑马线检测方法,其特征在于,所述步骤4中ω=75%。

5.根据权利要求1所述的一种基于快速霍夫变换的路口斑马线检测方法,其特征在于,所述步骤5中υ的取值为4或5。