車輛行駛過程中對紅綠燈進行識別的系統技術方案

本發明專利技術公開了一種車輛行駛過程中對紅綠燈進行識別的系統，包括以下步驟：圖像采集、圖像預處理、紅綠燈定位、顏色判別、轉換顏色空間、顯示倒計時、語音提醒。該系統能夠自動對前方紅綠燈進行識別，給駕駛人員提醒，留出足夠的反應時間，使得駕駛人員能夠及時采取措施，避免出現闖紅燈或者錯過綠燈，防止出現意外。

【技術實現步驟摘要】
車輛行駛過程中對紅綠燈進行識別的系統
本專利技術涉及汽車領域，具體地，涉及一種車輛行駛過程中對紅綠燈進行識別的系統。
技術介紹
汽車有如下定義：由動力驅動，具有4個或4個以上車輪的非軌道承載的車輛，主要用于：載運人員和或貨物；牽引載運人員或貨物的車輛；特殊用途。1879年，德國工程師卡爾·本茨，首次試驗成功一臺二沖程試驗性發動機。1883年10月，他創立了“本茨公司和萊茵煤氣發動機廠”，1885年，他在曼海姆制成了第一輛本茨專利機動車，該車為三輪汽車，采用一臺二沖程單缸0.9馬力的汽油機，此車具備了現代汽車的一些基本特點，如火花點火、水冷循環、鋼管車架、鋼板彈簧懸架、后輪驅動前輪轉向和制動手把等。1886年的1月29日，德國工程師卡爾·本茨為其機動車申請了專利。同年11月，卡爾·本茨的三輪機動車獲得了德意志專利權。這就是公認的世界上第一輛現代汽車。由于上述原因，人們一般都把1886年作為汽車元年，也有些學者把卡爾·本茨制成第一輛三輪汽車之年即1885年，視為汽車誕生年。1885年是汽車專利技術取得決定性突破的一年。當時和戴姆勒在同一工廠的本茨，也在研究汽車。他在1885年幾乎與戴姆勒同時制成了汽油發動機，裝在汽車上，以每小時12公里的速度行駛，獲得成功。這一年，英國的巴特勒也專利技術了裝有汽油發動機的汽車。此外，意大利的貝爾納也專利技術了汽車，俄國的普奇洛夫和伏洛波夫兩人專利技術了裝有內燃機的汽車。以前中國沒有汽車制造業。中國土地上第一輛汽車是1903年輸入的美國產奧斯莫比爾牌小汽車，領得第一號汽車行駛牌證，其所有者為上海富翁。自1953年7月第一汽車制造廠動工興建，1956年7月投產，1957年7月13日我國生產出第一輛載貨的解放牌汽車，又于1958年5月，我國第一汽車制造廠自行研制設計生產了第一輛與當時政治風云起伏顛簸、榮辱與共的紅旗牌乘用車，被譽為“東方神韻”。幾十年來，我國汽車工業得到了快速的發展。特別是改革開放以來，汽車生產采用了各種高科技及人性化的安全及便利設施，汲國外汽車科研之精華。不僅秉乘了傳統的堅固造型，更具時尚汽車的柔媚風貌，線條流暢，駕乘舒適的“座駕”新寵不斷誕生。2001年底，中國正式加入了世貿組織，以此為契機，中國汽車產業迎來了一個新的高速發展時期。2009年，中國汽車產銷分別為1379.10萬輛和1364.48萬輛，一舉超越美國，稱為世界第一汽車產銷大國。2012年中國汽車全年產銷分別為1927.18萬輛和1930.64萬輛，連續四年蟬聯世界第一。進經過十年高速發展之后，中國自主品牌乘用車技術得到了長足的發展。2013年上半年先后上市的一汽紅旗、北汽紳寶、長安睿騁、吉利帝豪、比亞迪思銳及此前已經先后上市的上汽榮威、廣汽傳祺等為代表的自主品牌高端乘用車向合資品牌發起集團式沖鋒，將逐步改寫自主品牌乘用車只能在中低端搶占市場的現狀?，F代汽車種類繁多，人們在駕駛汽車行駛過程中，用于車輛行駛速度或者道路環境限制，肉眼無法對前方紅綠燈狀態進行識別，導致剎車不及時，造成意外發生。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種車輛行駛過程中對紅綠燈進行識別的系統，該系統能夠自動對前方紅綠燈進行識別，給駕駛人員提醒，留出足夠的反應時間，使得駕駛人員能夠及時采取措施，避免出現闖紅燈或者錯過綠燈，防止出現意外。本專利技術解決上述問題所采用的技術方案是：車輛行駛過程中對紅綠燈進行識別的系統，包括以下步驟：(1)圖像采集：在車頂或者車內安裝攝像機，對汽車前方進行實時圖像采集，攝像機的規格參數為帶彩色顯示屏車載錄像儀，能夠記錄即看，鏡頭角度為90度，拍攝文件格式為錄像AVI格式，拍照JPG格式；能夠連接電腦或者導航儀、手機設備上隨時播放，支持幀率調節以節省空間或者錄制最優質圖像功能，帶有數字化部件，能夠直接將數字圖像通過計算機端口或者標準設備傳送給計算機；(2)圖像預處理：圖像采集之后，通過攝像機固有的模數轉換部件完成圖像數字化，通過端口輸入微處理器，因為攝像頭是隨汽車運動的，因此采集到的圖像難免會出現邊緣模糊，另外由于空氣情況、日照變化、電磁干擾，再加上圖像采集過程中會受到噪聲的影響，會使采集到的圖像變得模糊，因此圖像采集完畢后需要進行圖像預處理，對于隨即干擾所產生的椒鹽噪聲用中值濾波處理，其濾波原理是：對一個滑動的窗口內的像素灰度排序，用其中值代替窗口中心像素原來的灰度，若窗口中的像素有偶數個，取其兩個中間的平均值，對于圖像邊緣模糊問題用高通濾波方法處理，圖像中的邊沿或者線條與圖像頻譜中的高頻分量相對應，因此用高通濾波的方法使低頻分量得到抑制，從而增強高頻分量使圖像邊沿或線條變得清晰；(3)紅綠燈定位：圖像預處理時候進入目標定位，需要在整幅圖像中定位出目標，并標記出各個燈的位置，事先對紅綠燈進行特征設定，特征之一就是大多數紅綠燈底板多為黑色，灰度值較低；另一特征就是大多數紅綠燈外形固定，分橫豎兩種；先收集到一些紅綠燈樣本進行特征標記后存入訓練集，對預處理后的圖像做搜索，用邊緣跟蹤的方法圈定目標物體；(4)顏色判別：在所給的圖片描繪的場景中,第一種顏色被從RGB轉換成標準的RGB信號燈一種顏色的信號，接下來邊緣從被保留的像素中偵測到，最后通過這種霍夫變化的方式一個交通信號燈的圓形形狀就呈現出來；(5)轉換顏色空間：交通信號燈顏色的不同取決于由于天氣、時間而引起的光線條件的改變，標準RGB是在顏色RGB圖像轉換成標準RGB圖像，從標準RGB圖像中看出一些地區是特別選取的交通信號燈候選地區，決定一個像素是否屬于候選地區中的某一個或是沒有被包含進R,G,B的數量范圍內，交通信號燈的圖像和決定一種像素是否屬于一個待選的地區的條件是以下幾點：R>200和G<150和B<150或R>200和G>150和B<150或R<150和G>240和B>220連接地區通過挑選像素被包含的是候選地區的交通信號燈，從圖片和被偵測的邊緣中提取僅僅一個候選地區，CCD邊緣跟蹤原理：邊緣檢測算法是考察圖像的每個像素在某個領域內灰度的變化，利用邊緣鄰近一階或二階導數的變化規律來檢測邊緣，為了偵測一個信號燈，一個被交通信號燈其中一種顏色充滿的圓圈被偵測，在腳踝改變框架內，邊緣圖片被使用和循環邊緣被偵測到，從一個簡單的圓形方程(x-a)2+(y-b)2＝r2中能夠被使用從邊緣圖片中偵測到圓,代入到三維空間參數(a,b和r)，設立參數得到大部分的呈現交通信號燈位置和尺寸的投票，在這個框架內封閉的圓形和開放的圓形全部被探測到，假定在圖像中灰色和黑色的像素是交通信號燈中的一個在腳踝變量中，對于每個像素(x，y)，選取被帶入到三維空間的在圖像上的黑色色素進入ab-線條的r位置的數量被改變了，在被推薦的框架中，選舉被進行僅僅是因為色素(a，b)和它的四個相鄰元素屬于待選區域，通過推薦的方法被展示作為在圖像黑色素中結果投票進入ab-線條中，進而使紅綠燈被檢測到，判別出紅綠燈的具體顏色；(6)顯示倒計時：紅綠燈的倒計時用一個LED顯示屏或者數碼管顯示，數字顏色選用色盲和色弱看出的顏色，數碼管要顯示數字需要和驅動電路相連，此方面用到動態顯示驅動，動態顯示驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,本文檔來自技高網...

【技術保護點】
車輛行駛過程中對紅綠燈進行識別的系統，其特征在于，包括以下步驟：（1）圖像采集：在車頂或者車內安裝攝像機，對汽車前方進行實時圖像采集，攝像機的規格參數為帶彩色顯示屏車載錄像儀，能夠記錄即看，鏡頭角度為90度，拍攝文件格式為錄像ＡＶＩ格式，拍照ＪＰＧ格式；能夠連接電腦或者導航儀、手機設備上隨時播放，支持幀率調節以節省空間或者錄制最優質圖像功能，帶有數字化部件，能夠直接將數字圖像通過計算機端口或者標準設備傳送給計算機；（2）圖像預處理：圖像采集之后，通過攝像機固有的模數轉換部件完成圖像數字化，通過端口輸入微處理器，因為攝像頭是隨汽車運動的，因此采集到的圖像難免會出現邊緣模糊，另外由于空氣情況、日照變化、電磁干擾，再加上圖像采集過程中會受到噪聲的影響，會使采集到的圖像變得模糊，因此圖像采集完畢后需要進行圖像預處理，對于隨即干擾所產生的椒鹽噪聲可以用中值濾波處理，其濾波原理是：對一個滑動的窗口內的像素灰度排序，用其中值代替窗口中心像素原來的灰度，若窗口中的像素有偶數個，取其兩個中間的平均值，對于圖像邊緣模糊問題可以用高通濾波方法處理，圖像中的邊沿或者線條與圖像頻譜中的高頻分量相對應，因此可以用高通濾波的方法是低頻分量得到抑制，從而增強高頻分量使圖像邊沿或線條變得清晰；（3）紅綠燈定位：圖像預處理時候進入目標定位，需要在整幅圖像中定位出目標，并標記出各個燈的位置，事先對紅綠燈進行特征設定，特征之一就是大多數紅綠燈底板多為黑色，灰度值較低；另一特征就是大多數紅綠燈外形固定，分橫豎兩種；先收集到一些紅綠燈樣本進行特征標記后存入訓練集，對預處理后的圖像做搜索，用邊緣跟蹤的方法圈定目標物體；（4）顏色判別：在所給的圖片描繪的場景中,第一種顏色被從RGB轉換成標準的RGB通信號燈一種顏色的信號，接下來邊緣從被保留的像素中偵測到，最后通過這種霍夫變化的方式一個交通信號燈的圓形形狀就呈現出來；（5）轉換顏色空間：交通信號燈顏色的不同取決于由于天氣、時間、或是其他一些因素而引起的光線條件的改變，標準RGB是在顏色RGB圖像轉換成標準RGB圖像，從標準RGB圖像中可以看出一些地區是特別選取的交通信號燈候選地區，決定一個像素是否屬于候選地區中的某一個或是沒有被包含進R,G,B的數量范圍內，交通信號燈的圖像和決定一種像素是否屬于一個待選的地區的條件是一下幾點：R>200和G<150和B<150或R>200和G>150和B<150或R<150和G>240和B>220連接地區通過挑選像素被包含的是候選地區的交通信號燈，從圖片和被偵測的邊緣中提取僅僅一個候選地區，CCD邊緣跟蹤原理：邊緣檢測算法是考察圖像的每個像素在某個領域內灰度的變化，利用邊緣鄰近一階或二階導數的變化規律來檢測邊緣，為了偵測一個信號燈，一個被交通信號燈其中一種顏色充滿的圓圈被偵測，在腳踝改變框架內，邊緣圖片被使用和循環邊緣被偵測到，從一個簡單的圓形方程(x?a)2+(y?b)2=r2中能夠被使用從邊緣圖片中偵測到圓,代入到三維空間參數(a,b和r)，設立參數得到大部分的呈現交通信號燈位置和尺寸的投票，在這個框架內封閉的圓形和開放的圓形全部被探測到，假定在圖像中中灰色和黑色的像素是交通信號燈中的一個在腳踝變量中，對于每個像素（x，y），選取被帶入到三維空間的在圖像上的黑色色素進入ab?線條的r位置的數量被改變了，在被推薦的框架中，選舉被進行僅僅是因為色素（a，b）和它的四個相鄰元素屬于待選區域，通過推薦的方法被展示作為在圖像黑色素中結果投票進入ab?線條中，進而使紅綠燈被檢測到，判別出紅綠燈的具體顏色；（6）顯示倒計時：紅綠燈的倒計時用一個LED顯示屏或者數碼管顯示，數字顏色選用色盲和色弱可以看出的顏色，數碼管要顯示數字需要和驅動電路相連，此方面用到動態顯示驅動，動態驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,h,dp”的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通COM端電路的控制，將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮；（7）語音提醒：語音功能獲取倒計時系統信息，對所述信號數據進行分析，得到一分析結果；根據所述分析結果調用與所述分析結果相對應的語音數據，當倒計時將要到零時，播報所述語音數據來告知當前的交通指示燈情況，提醒駕駛員注意紅綠燈的轉換，進而安全駕駛。...

【技術特征摘要】
1.車輛行駛過程中對紅綠燈進行識別的系統，其特征在于，包括以下步驟：(1)圖像采集：在車頂或者車內安裝攝像機，對汽車前方進行實時圖像采集，攝像機的規格參數為帶彩色顯示屏車載錄像儀，能夠記錄即看，鏡頭角度為90度，拍攝文件格式為錄像AVI格式，拍照JPG格式；能夠連接電腦或者導航儀、手機設備上隨時播放，支持幀率調節以節省空間或者錄制最優質圖像功能，帶有數字化部件，能夠直接將數字圖像通過計算機端口或者標準設備傳送給計算機；(2)圖像預處理：圖像采集之后，通過攝像機固有的模數轉換部件完成圖像數字化，通過端口輸入微處理器，因為攝像頭是隨汽車運動的，因此采集到的圖像難免會出現邊緣模糊，另外由于空氣情況、日照變化、電磁干擾，再加上圖像采集過程中會受到噪聲的影響，會使采集到的圖像變得模糊，因此圖像采集完畢后需要進行圖像預處理，對于隨即干擾所產生的椒鹽噪聲用中值濾波處理，其濾波原理是：對一個滑動的窗口內的像素灰度排序，用其中值代替窗口中心像素原來的灰度，若窗口中的像素有偶數個，取其兩個中間的平均值，對于圖像邊緣模糊問題用高通濾波方法處理，圖像中的邊沿或者線條與圖像頻譜中的高頻分量相對應，因此用高通濾波的方法使低頻分量得到抑制，從而增強高頻分量使圖像邊沿或線條變得清晰；(3)紅綠燈定位：圖像預處理時候進入目標定位，需要在整幅圖像中定位出目標，并標記出各個燈的位置，事先對紅綠燈進行特征設定，特征之一就是大多數紅綠燈底板多為黑色，灰度值較低；另一特征就是大多數紅綠燈外形固定，分橫豎兩種；先收集到一些紅綠燈樣本進行特征標記后存入訓練集，對預處理后的圖像做搜索，用邊緣跟蹤的方法圈定目標物體；(4)顏色判別：在所給的圖片描繪的場景中,第一種顏色被從RGB轉換成標準的RGB信號燈一種顏色的信號，接下來邊緣從被保留的像素中偵測到，最后通過這種霍夫變化的方式一個交通信號燈的圓形形狀就呈現出來；(5)轉換顏色空間：交通信號燈顏色的不同取決于由于天氣、時間而引起的光線條件的改變，標準RGB是在顏色RGB圖像轉換成標準RGB圖像，從標準RGB圖像中看出一些地區是特別選取的交通信號燈候選地區，決定一個像素是否屬于候選地區中的某一個或是沒有被包含進R,G,B的數量范圍內，交通信號燈的圖像和決定一種像素是否屬于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：代膨嶺，
申請(專利權)人：四川膨旭科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51