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一种基于图像匹配的地面交通标志实时识别方法-论文

来源:化拓教育网
第41卷第6期 2014年6月 计算机科学 Computer Science 一Vo1.41 No.6 June 2014 种基于图像匹配的地面交通标志实时识别方法 王棚飞刘宏哲袁家政陈丽 (北京市信息服务工程重点实验室北京联合大学 北京i00101) 摘要地面交通标志检测识别是智能驾驶领域的一个研究方向,实时性、准确率是该研究的重点。图像匹配的方法 是常用的模式识别方法。文中介绍了一种结合先验知识和图像匹配的地面交通标志检测识别方法。算法包括两部 分:预处理和检测识别。预处理阶段包括图像压缩、感兴趣区域提取、形态学处理、中值滤波和逆透视等步骤,实现图 像降噪和正畸,为检测识别做准备。检测识别阶段包括轮廓提取、面积过滤、图像匹配等步骤,目的是判断待测图像是 否含有地面交通标志及其种类。实验证明,该算法实时性好、鲁棒性强、准确率高。 关键词地面交通标志,检测,图像匹配,识别 中图法分类号TP391 文献标识码A Method of Real Time Recognition of Ground Traffic Signs Based on Image Matching WANG Peng-fei LIU Hong-zhe YUAN Jia-zheng CHEN Li (Beijing Key Laboratory of Information Service Engineering,Beijig Uninon University,Beijig 100101,China)n Abstract Ground traffic sign detection and recognition are the hotspot of the intelligent driving.Timeliness and accura— cy are the requirements of the study.Image matching method is commonly used in detection and identification.This arti- cle introduced a method for ground traffic sign detection and recognition combined with image matching and prior know- ledge.Algorithm consists of two parts.preprocessing&detection and identiicatifon.Preprocessing stage includes image compression,region of interest extraction,morphological processing,median filtering and inverse filtering perspective, akimng image noise reduced and orthodontic SO as tO tO prepare for the detection nd aidentification.Detection and identi— fication stages include contour extraction,filtration area,image mashing,in orc【er to determine whether the test image containing ground traffic signs and its species.Experimental results show that the algorithm has a better perfor-mance. Keywords Ground traffic sin,Detectigon,Image matching,Identiicatfion 1 引言 伴随着汽车数量的增加,一系列的交通问题、能源问题和 环境问题随之产生。人们对汽车环保性、安全性、智能性提出 了更高的要求,各种新技术不断出现,其中智能交通系统应运 而生。智能交通系统是一个集检测、识别、控制、通信和计算 机等技术为一体的综合信息系统。地面交通标志(导向箭头) 的检测与分类是其研究内容之一r1]。道路标志是重要的交通 安全设施,可以向驾驶员、行人等传递准确的信息,指引车辆 在规定区域内行驶。然而,许多驾驶员可能因各种原因,未及 章很少。 地面交通标志的检测识别通过地面交通标志的形状特征 进行判断,取得了一定的成果[6-8]。通过边缘检测算法识别标 志的边缘,提取能显著代表地面标志的形状特征,从而进行识 别。边缘检测算法中的canny算子,在图像边缘检测中取得 了一定效果[9113],能够有效地检测地面交通标志的边缘。特 征提取方面,地面交通标志的形状信息明显。Hu不变矩是 模式识别领域常用的信息提取方法,它具有尺度不变性和旋 转不变性[14-18]。视频采集设备采集到的地面交通标志,若产 生一定的形状畸变,可以通过提取Hu不变矩特征来进行识 别。 时留意到道路标志信息,导致道路交通事故的发生[2]。准确 地识别地面交通标志能够减少交通事故的发生。智能化是汽 车发展的新趋势,识别道路标志、障碍物等是其研究重点。地 文献E6]中,提出了基于Hu不变矩和轮廓投影的路面标 志识别方法。方法使用7个不变矩作为标志的主要信息,并 使用路面标志在其各轮廓线段方向投影高度和轮廓线段方向 进一步区分轴对称标志。文献E7]提出了以车道线为标准建 立感兴趣区域,采取边缘检测、特征提取、设计分类器的思路, 面交通标志的准确检测,能够给予智能车准确的引导信息。 地面交通标志属于地谣标线的一部分,对于地面标线的 研究主要集中在车道线方面 ,地面交通标志检测识别的文 到稿日期:2013—08—15返修日期:2013一l1一O2 本文受国家自然基金:跨媒体社群图像语义理解(61372148),国家自然基金:基于超图形 XGML的图像半结构化研究(61271369),北京市教育委员会创新团队项目(IDHT20140508,CIT&TCD20130513),北京市教育委员会科技面上 项目:智能车实时交通标志识别关键技术研究(S(!KM2Ol4114170O4)资助。 王棚飞(1988一),男,硕士生,主要研究方向为数字图像处理,E-mail:feipengwang767@163.corn;刘宏哲(1971一),女,博士,副教授,主要研究方 向为语义计算、数字图像处理、分布式系统、人工智能、数字博物馆等,E-mail:liuhongzhe( ̄buu.edLL cn(通信作者);袁家政(1971一),男,博士,教 授,主要研究方向为图形图像处理、文物遗迹的数字化处理、数字博物馆等。 当车辆以匀速v_s行驶时,从首次可以检测识别地面交 通标志到车辆无法检测地面交通标志的时间为: Ls一(5l_啪x— —z)/ . (3O) Intelligent Transportation Systems,2011,12(1):83—96 El0]Cao Y,I iu X,Cao Y,et a1.Automatic Segmentation of Femoral Cartilage from MR Image Based on Hough Transform and A— 结束语基于该算法的软件已经成功应用于北京汽车工 daptive Canny etectiDon[J].International Journal of Signal Pro— eessing,Image Processing&Pattern Recognition,2013,6(4): 265 业控股有限责任公司C70和C30汽车上。成功行驶500小 时以上,运行稳定,算法鲁棒性强,实时性好。对重度污损的 地面交通标志的识别将是以后研究的重点。 [11]Chen W,Cao I ,Xiao J,et a1.Surface Texture Detection for Composite Material Placement Based on Vision[J].Advanced 参考文献 [1]李阳,丁辉,王云飞,等.多特征融合的交通标志检测与分类研究 EJ].光学技术,2012,38(5):564—568 ateriMals Research,2011,186:16—20 [12]Gao J,Lei z,Wang z,et a1.Canny-based Active Contour Accu— rate Locating[J].Energy Procedia,2011,13:4562~4566 [13]Ogawa K,Ito Y,Nakano K.Efficient Canny edge detection using a GPU[ f 2010 First Intemational Conference on Networking and omputiCg(InCNC).IEEE,2010:279—280 E23初秀民,严新平,毛甜.道路标志图案识别方法研究EJ3.汽车工 程,2006,28(11):1051—1055 [3]Yenikaya S,Yenil【aya G,D ̄ven E Keeping the vehicle on the road:A survey on on-road lane detection systems[J].ACM Computing Surveys(CSUR),2013,46(1):2 [14]Hu M K.Visual pattern recognition by moment invariants[J]. Information Theory,IRE Transactions on,1962,8(2):179—187 [15]Wu J,Xiong S Research of web image retrieval technology basd eon hu invariant moments[M]If Advances in Swarm Intel— ligence.Springer Berlin Heidelberg,2012:66—73 [4]Kucukyildiz G,Ocak H.Development and optimization of dsp based real time lane detection algorithm on a mobile robot plat- form[el f}Signal Processing and Communications Applications Conference(SIU),2012 20th.IEEE,2012:1-4 [16]Xiang F,Yong H,Dandan S,et a1.An Image Retrieval Method based on Hu Invariant Moment and Improved Annular Histo— rs]Zhou S,Jiang Y,Xi J,et a1.A novel lane detection based on geo— metrical model and gabor filter[C] {Intelligent Vehicles Sym— osipum(IV),2010 IEEE.IEEE,2010:59—64 gram[J].Electronics&Electrical Engineering,2013,19(i0): 114—118 [17]Zhang R,Wang I .An image matching evolutionary algoritm h[6]陈放.道路车道线检测识别与建图方法研究[D].上海:上海交 通大学,2012 basd eon Hu invariant moments[C]??2011 International Con— ference on Image Analysis and Signal Processing(IASP).IEEE。 2011:113—117 [7]韩月林.支持向量机在路面交通标志识别中的应用研究[D].大 连:大连理工大学,2012 [18]Li C,Li J,Fu B,et a1.Figerprinnt Verification Based on DFB and [8]方启龙.基于无人车辅助导航的交通标线识别方法研究[D].合 肥:安徽大学,2012 Hu Invairant Moments[J].Journal of Computational Informa— tion Systems,2012,8(4):1407-1414 [9]KhanJF,BhuiyanSMA,AdhamiRR.Image segmentationand shape analysis for road-sign detection[J].IEEE Transactions on [19]戴斌,裘伟.逆透视投影下车道偏离时间的在线估计口].计算机 工程与应用,2007,43(21):235—238 (上接第294页) [2]Ariyur K,Fregene K.Autonomous trackig ofn a ground vehicle by a UAVEC] { .2008 t669—671 onirc Science,Electic Enrgineering and Computer.vo1.1,2011: 978——981 [8]Huang Yi-hu,Wang Jin-li,Jia Xi—mei,et a1.Research of soccer robot target trackig nalgorithm based on improved Cam.Shift[C],f Advanced Polymer Science and Engineerig.Advanced nMaterials [3] Sivakumar R,Zu W K,Raja S Vision-Based followig ofn struc— tures using an unmanned aerial vehicle[R].USA:UCB-ITS-RR- 2006-1,2006 Research,v01.221,201I:610—614 [4]Li Zhe-yuan,IAu Hong,Xu Chao,et a1.Real—time human track— ing based on switching linear dynamic system combined with a— [9]I.owe D G.Distinctive image features from scale-invariant key— oipnts[J].International Journal of Computer Vision,2004,60 (2):91一I10 daptive Meanshift tracker[C], 2011 18th IEEE International Conference on Image Processig.201 n1:2329-2332 [1O]赵辉.基于点特征的图像配准算法研究ED].济南:山东大学, 2006 [5]Tian Gang,Hu Rui—min,Wang Zhong-yuan,et a1.Object trac- king algorithm based on Meanshift algorithm combinig winth [11]Fischler M A,Bolles R C.Random sample eonsencus:a paradigm for model fittig nwith applications to iage manalysis and automa— motion vector analysis[C]f 2009 First Iternational Workshop on Education Technology and Computer Science(ETC ̄).vo1.1, 2009:985—988 td ecartography[J].Comm.of the ACM,1989,24(6):381—395 [12]Chum 0,Matas J.Matchig winth Prosac-Progressive sample consensus EEl}{IEEE Computer Society Conference on Com— puter Vision and Pattern Recognition,2005((’vPR 2005).vo1. 1,2005:220—226 [6]王晋疆,刘阳,吴明云,等.基于快速鲁棒特征的CamShift跟踪 算法口].计算机应用,2013,33(2):499-502 -17]I I Yi—bo,Shen Xiao-lig,Bnai Shan-shan,et a1.Real-time trackig method for moving targetn based on an improved Cam- [13]廖斌.基于特征点的图像配准技术研究[D].长沙:国防科学技 术大学,2008 Shift algorithmiC], 201 1 International Conference on Mech at— ・323・ 

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