一種基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離檢測(cè)方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離檢測(cè)方法，該方法采用以下的裝置來(lái)采集車(chē)輛與路沿石之間的距離:紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器，紅外面陣相機(jī)，MCU。其中，紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器用于發(fā)射紅外線(xiàn)狀激光，從而在車(chē)輛兩側(cè)的路面上投射出紅外樣條；紅外面陣相機(jī)用于拍攝紅外線(xiàn)激光投射處的圖像，供MCU分析車(chē)輛與路沿石的距離；MCU用于接收?qǐng)D像信號(hào)，識(shí)別路沿石位置，并分析車(chē)輛與路沿石距離。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離檢測(cè)方法包括：采集紅外面陣相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)；對(duì)采集到的圖像進(jìn)行閾值分割；對(duì)閾值分割后的圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，并提取出圖像的中心線(xiàn)；識(shí)別路沿石在圖像中的坐標(biāo)位置；計(jì)算路沿石在車(chē)輛坐標(biāo)系中的位置，計(jì)算車(chē)輛與路沿石之間的距離。

Method for detecting distance of vehicle and road stone based on digital image

The invention discloses a vehicle and road based on digital image Yanshi distance detection method, this method uses the following device to collect vehicle and curb the distance between shape: infrared laser transmitter, infrared array camera, MCU. Among them, the shape of infrared laser transmitter is used for transmitting infrared laser shaped, resulting in the road on both sides of the vehicle onto the infrared spline; infrared array camera for capturing images of infrared laser projection at the MCU for analysis of vehicle and curb the distance; MCU is used to receive the image signal recognition, Lu Yanshi position, and analysis of vehicle and curb distance. The invention of the automobile and road based on digital image Yanshi distance detection method includes: image data acquisition of infrared array camera; threshold segmentation of the collected image; the image threshold segmentation after morphological processing, and extracting the center line image recognition; coordinate position of road edge stone in the image; calculation of road position along the stone in the vehicle coordinate system, calculation of vehicle and the distance between the road edge stone.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離檢測(cè)方法
本專(zhuān)利技術(shù)屬于機(jī)器視覺(jué)
，尤其涉及一種基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離方法。
技術(shù)介紹
隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的增加，汽車(chē)的安全駕駛技術(shù)日益受到人們重視。由于駕駛艙對(duì)駕駛員視野的限制，駕駛員一般情況下無(wú)法直接觀測(cè)到車(chē)輛左右側(cè)的物體。對(duì)于新手駕駛員，當(dāng)車(chē)輛行駛于道路兩側(cè)時(shí)，很容易由于判不準(zhǔn)確而使車(chē)輛與路沿石發(fā)生碰撞，從而對(duì)車(chē)輛及道路造成破壞。目前，許多車(chē)輛配備有基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)。該類(lèi)系統(tǒng)裝置能夠檢測(cè)車(chē)輛與道路標(biāo)志線(xiàn)之間的空間關(guān)系，并對(duì)駕駛員偏離車(chē)道的行為進(jìn)行警告。但是該類(lèi)系統(tǒng)對(duì)道路環(huán)境的要求較高，尤其當(dāng)?shù)缆窐?biāo)志線(xiàn)不夠清晰，或者大氣能見(jiàn)度較差時(shí)，系統(tǒng)容易失效。并且該類(lèi)系統(tǒng)只探測(cè)車(chē)輛前方的信息，不能直接給出車(chē)輛兩側(cè)與路沿石的距離。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)以上問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于，提供一種基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與路沿石之間距離的直接測(cè)量。一種基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離檢測(cè)方法，包括以下步驟：步驟1，利用安裝在車(chē)輛上的紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器在車(chē)輛兩側(cè)的路面上投射紅外樣條，接著利用安裝在車(chē)輛上的紅外面陣相機(jī)采集路面圖像，所述路面圖像中含有紅外樣條；步驟2，采用中值濾波器對(duì)采集到的路面圖像進(jìn)行濾波處理，得到濾波后路面圖像的像素灰度值步驟3，在圖像坐標(biāo)系下，將濾波后的路面圖像進(jìn)行閾值分割，得到二值化圖像；所述圖像坐標(biāo)系以采集到的路面圖像左下角為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閄軸，垂直方向?yàn)閅軸；設(shè)該路面圖像的灰度級(jí)為n級(jí)，n＝0,1，2，…，N，N為大于等于0的整數(shù)；包括：步驟31，將各灰度級(jí)依次作為初始分割閾值將路面圖像分割為前景圖像和背景圖像；所述前景圖像為路面圖像中的紅外樣條部分，所述背景圖像為路面圖像中除過(guò)前景圖像后剩余的部分；計(jì)算每一灰度級(jí)下前景圖像和背景圖像的類(lèi)間方差gn：gn＝w0(u0-u)+w1(u1-u)2w0為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像占路面圖像的比例，w1為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像占路面圖像的比例；0≤w0≤1，0≤w1≤1；u為路面圖像的平均灰度，以的平均值作為路面圖像的平均灰度；u0為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像的平均灰度：u1為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像的平均灰度：其中，f(x′,y′)為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像中像素點(diǎn)的灰度值，f(x″,y″)為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像中像素點(diǎn)的灰度值，Nfg為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像中像素點(diǎn)的數(shù)量，Nbg為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像中像素點(diǎn)的數(shù)量，Sfg為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像中像素點(diǎn)構(gòu)成的集合，Sbg為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像中像素點(diǎn)構(gòu)成的集合；步驟32，將類(lèi)間方差最大時(shí)的灰度級(jí)作為最終的分割閾值，將路面圖像分割為二值化圖像；步驟4，對(duì)二值化圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，使得二值化圖像中的紅外樣條連續(xù)；步驟5，利用長(zhǎng)度為2的光柵對(duì)步驟四得到的二值化圖像進(jìn)行遍歷，得到紅外樣條的中心點(diǎn)集合(xi,f(xi))，i＝1,2,3，…；包括：步驟51，利用長(zhǎng)度為2的光柵對(duì)步驟四得到的二值化圖像進(jìn)行遍歷，若光柵內(nèi)容為0和1時(shí)，則此時(shí)光柵搜索到的像素點(diǎn)為二值化圖像中紅外樣條的邊界點(diǎn)；步驟52，通過(guò)步驟51得到的紅外樣條的邊界點(diǎn)集合，得到紅外樣條的中心點(diǎn)集合(xi,f(xi))，i＝1,2,3，…；步驟6，通過(guò)紅外樣條的中心點(diǎn)集合，得到路沿石在圖像坐標(biāo)系中的位置Edge：Edge＝{x|x＝argmax[fi′(x)],且fi″(x)≤σ}其中，fi′＝f(xi)-f(xi-1)，fi″＝f(xi)-2f(xi-1)+f(xi-2)，σ→0；步驟7，將路沿石在圖像坐標(biāo)系中的位置Edge轉(zhuǎn)換為車(chē)輛坐標(biāo)系下的車(chē)輛與路沿石的距離Dst：Dst＝ax2+by2+cx+dy+m其中，x，y分別為路沿石在圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)位置，Edge為路沿石在圖像坐標(biāo)系下的X軸坐標(biāo)x的集合；a,b,c,d,m為常數(shù)；a為6.222×10-4，b為0.2409，c為0.5568，d為-212.1，d為4.696×104；所述車(chē)輛坐標(biāo)系以車(chē)輛的重心為原點(diǎn)，以車(chē)輛的側(cè)傾軸為X軸，以車(chē)輛的俯仰軸為Y軸，以車(chē)輛的橫擺軸為Z軸。進(jìn)一步地，步驟2中所述的采用中值濾波器對(duì)采集到的路面圖像進(jìn)行濾波處理，濾波后路面圖像的像素灰度值為:其中，為濾波后路面圖像的像素灰度值，Sxy為路面圖像像素點(diǎn)(x，y)的任意一個(gè)鄰域，g(s,t)為該鄰域內(nèi)的像素點(diǎn)的灰度值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)具有以下技術(shù)效果：(1)本專(zhuān)利技術(shù)采用紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器在道路上產(chǎn)生紅外樣條特征，能夠避免可見(jiàn)光樣條對(duì)其他駕駛員及行人照成視覺(jué)干擾；(2)本專(zhuān)利技術(shù)中紅外樣條特征的檢測(cè)受外界光線(xiàn)干擾較小，故本專(zhuān)利技術(shù)所述的方法在白天和夜晚均能夠適用；(3)本專(zhuān)利技術(shù)能夠用于檢測(cè)不同高度的路沿石位置，為車(chē)輛計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)駕駛員進(jìn)行預(yù)警提供可靠依據(jù)。附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)的路沿石測(cè)距傳感器安裝位置正面示意圖；圖2為本專(zhuān)利技術(shù)的路沿石測(cè)距傳感器安裝位置俯視示意圖；圖3為本專(zhuān)利技術(shù)的車(chē)輛與路沿石距離檢測(cè)方法流程圖；圖4為本專(zhuān)利技術(shù)中動(dòng)態(tài)分割后紅外樣條的二值化圖像；圖5為本專(zhuān)利技術(shù)中動(dòng)態(tài)分割前紅外樣條的路面圖像；圖6為本專(zhuān)利技術(shù)的所采用的動(dòng)態(tài)閾值分割方法流程圖；圖7為本專(zhuān)利技術(shù)的紅外樣條中心線(xiàn)提取過(guò)程示意圖；圖8為本專(zhuān)利技術(shù)的標(biāo)定函數(shù)曲線(xiàn)示意圖。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。具體實(shí)施方式下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本專(zhuān)利技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本專(zhuān)利技術(shù)采用以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)，基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離檢測(cè)裝置包括:紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器，紅外面陣相機(jī)，MCU。所述的紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器用于發(fā)射紅外線(xiàn)狀激光，從而在車(chē)輛兩側(cè)的路面上投射出紅外樣條；所述的紅外面陣相機(jī)用于拍攝紅外線(xiàn)激光投射處的圖像，供MCU分析車(chē)輛與路沿石的距離；所述的MCU用于接收?qǐng)D像信號(hào)，識(shí)別路沿石位置，并分析車(chē)輛與路沿石距離。如圖1和圖2所示：紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器和紅外面陣相機(jī)均安裝于車(chē)輛的左側(cè)面；紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器安裝于車(chē)輛的中柱位置，其發(fā)射端向下傾斜，用于在路面上投射出紅外樣條特征；紅外面陣相機(jī)安裝于車(chē)輛左前門(mén)外側(cè)，用于采集紅外樣條曲線(xiàn)的圖像特征。紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器發(fā)出的線(xiàn)激光束所在平面與車(chē)輛的中心對(duì)稱(chēng)面垂直。如圖3所示，本專(zhuān)利技術(shù)所述的車(chē)輛與路沿石距離檢測(cè)方法，包括：步驟1，利用安裝在車(chē)輛上的紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器在車(chē)輛兩側(cè)的路面上投射紅外樣條，接著利用安裝在車(chē)輛上的紅外面陣相機(jī)采集路面圖像；系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器在路面上投射出一條紅外樣條，該紅外樣條能夠被裝有偏光鏡的紅外面陣相機(jī)所捕獲。步驟2，以采集到的路面圖像左下角為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閄軸，垂直方向?yàn)閅軸建立圖像坐標(biāo)系；采用中值濾波器對(duì)采集到的路面圖像進(jìn)行濾波處理，濾波后路面圖像的像素灰度值為:其中，為濾波后路面圖像的像素灰度值，Sxy為路面圖像像素點(diǎn)(x，y)的任意一個(gè)鄰域，g(s,t)為該鄰域內(nèi)的像素點(diǎn)的灰度值。步驟3，由于車(chē)輛所運(yùn)行的光線(xiàn)環(huán)境較為復(fù)雜，本專(zhuān)利技術(shù)采用動(dòng)態(tài)閾值分割的方法對(duì)濾波后的路面圖像進(jìn)行閾值分割，得到二值化圖像。圖4為動(dòng)態(tài)閾值分割后得到的二值化圖像，圖5為動(dòng)態(tài)閾值分割前的路面圖像。設(shè)該路面圖像的灰度級(jí)為n級(jí)，n＝0,1，2，…，N，N為大于等于0的整數(shù)；步驟31，將各灰度級(jí)依次作為初始分割閾值將路面圖像分割為前景圖像和背本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，利用安裝在車(chē)輛上的紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器在車(chē)輛兩側(cè)的路面上投射紅外樣條，接著利用安裝在車(chē)輛上的紅外面陣相機(jī)采集路面圖像，所述路面圖像中含有紅外樣條；步驟2，采用中值濾波器對(duì)采集到的路面圖像進(jìn)行濾波處理，得到濾波后路面圖像的像素灰度值

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于數(shù)字圖像的汽車(chē)與路沿石距離檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，利用安裝在車(chē)輛上的紅外線(xiàn)狀激光發(fā)射器在車(chē)輛兩側(cè)的路面上投射紅外樣條，接著利用安裝在車(chē)輛上的紅外面陣相機(jī)采集路面圖像，所述路面圖像中含有紅外樣條；步驟2，采用中值濾波器對(duì)采集到的路面圖像進(jìn)行濾波處理，得到濾波后路面圖像的像素灰度值步驟3，在圖像坐標(biāo)系下，將濾波后的路面圖像進(jìn)行閾值分割，得到二值化圖像；所述圖像坐標(biāo)系以采集到的路面圖像左下角為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閄軸，垂直方向?yàn)閅軸；設(shè)該路面圖像的灰度級(jí)為n級(jí)，n＝0,1，2，…，N，N為大于等于0的整數(shù)；包括：步驟31，將各灰度級(jí)依次作為初始分割閾值將路面圖像分割為前景圖像和背景圖像；所述前景圖像為路面圖像中的紅外樣條部分，所述背景圖像為路面圖像中除過(guò)前景圖像后剩余的部分；計(jì)算每一灰度級(jí)下前景圖像和背景圖像的類(lèi)間方差gn：gn＝w0(u0-u)+w1(u1-u)2w0為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像占路面圖像的比例，w1為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像占路面圖像的比例；0≤w0≤1，0≤w1≤1；u為路面圖像的平均灰度，以的平均值作為路面圖像的平均灰度；u0為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像的平均灰度：u1為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像的平均灰度：其中，f(x′,y′)為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像中像素點(diǎn)的灰度值，f(x″,y″)為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像中像素點(diǎn)的灰度值，Nfg為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像中像素點(diǎn)的數(shù)量，Nbg為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像中像素點(diǎn)的數(shù)量，Sfg為當(dāng)前灰度級(jí)下前景圖像中像素點(diǎn)構(gòu)成的集合，Sbg為當(dāng)前灰度級(jí)下背景圖像中像素點(diǎn)構(gòu)成的集合；步驟32，將類(lèi)間方差最大時(shí)的灰度級(jí)作為最終的分割閾值，將路面圖像分割為二值化圖像；步驟4，對(duì)...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王建鋒，吳學(xué)勤，劉新雨，宋文鳳，李娟娟，魏芳，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：長(zhǎng)安大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西,61