劉劍英 潘宇 韋榮國(guó)

【摘 要】針對(duì)車輛是否能夠通過障礙視覺檢測(cè)中，對(duì)于臨界高度的計(jì)算，提出應(yīng)用插值計(jì)算獲取不同位置的障礙物臨界高度在圖像中對(duì)應(yīng)的像素差。通過20個(gè)離散點(diǎn)進(jìn)行10個(gè)隨機(jī)點(diǎn)的插值計(jì)算臨界高度的平均誤差為1.72%。這表明該方法取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】障礙物；圖像；臨界高度；插值

人們對(duì)汽車安全駕駛方面的要求越來越高了，利用機(jī)器視覺對(duì)道路障礙物檢測(cè)逐漸成為研究熱點(diǎn)[1][2]。在車輛行駛中，在檢測(cè)出障礙物后需要對(duì)障礙物的高度進(jìn)行判斷。當(dāng)車輛底盤高于障礙物的時(shí)候，車輛可以通過，反之應(yīng)該繞行。在視覺測(cè)量中，障礙物的高度在圖像中對(duì)應(yīng)與圖像中像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)差。顯然隨著障礙物距離的遠(yuǎn)近，相同的臨界高度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)差是不一樣的，因此對(duì)障礙物圖像中車輛通過臨界高度進(jìn)行計(jì)算是進(jìn)行基于視覺檢測(cè)行駛判斷的基礎(chǔ)。

1.基于圖像的臨界高度提取

在道路圖像中一般認(rèn)為障礙物與背景區(qū)別非常大，通過圖像分割可以將障礙物識(shí)別出來。因此，實(shí)驗(yàn)中一般采用較為明顯顏色差異的物體模擬障礙物。如圖1所示模擬實(shí)驗(yàn)中采用的障礙物圖像，障礙物較為容易提取。

提取障礙物后一般以障礙物的一條規(guī)則的垂直邊線為測(cè)量對(duì)象。這在圖像中就表示為該條邊上最高點(diǎn)和最底點(diǎn)在圖像中縱向坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)差。顯然，這樣的坐標(biāo)差在現(xiàn)有的圖像處理技術(shù)中存在一定的誤差。這樣的誤差與圖像采集和處理算法相關(guān)，因此在臨界點(diǎn)高度計(jì)算中可暫不考慮這些圖像處理誤差的影響。

2.基于插值法的臨近高度估算

顯然，通過測(cè)量可以獲取攝像頭視野范圍內(nèi)任意一個(gè)點(diǎn)的臨界高度。但是，無法進(jìn)行無數(shù)個(gè)點(diǎn)的測(cè)量，這就需要通過有限個(gè)點(diǎn)的臨界高度計(jì)算其他點(diǎn)的臨界高度。因此，可以引入插值法進(jìn)行計(jì)算。

臨界高度插值就是在攝像頭視野范圍內(nèi)離散點(diǎn)所測(cè)量得到的臨界高度對(duì)應(yīng)圖像中坐標(biāo)差的基礎(chǔ)上補(bǔ)插連續(xù)函數(shù)，使得這個(gè)函數(shù)構(gòu)成的連續(xù)曲面通過由這些坐標(biāo)差定。插值是離散函數(shù)逼近的重要方法，利用它可通過在攝像頭視野范圍內(nèi)有限個(gè)點(diǎn)處的坐標(biāo)差，估算出視野范圍內(nèi)其他位置臨界高度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)差。

臨界高度插值問題首先需要在攝像頭視野范圍內(nèi)確定x方向和y方向的插值區(qū)間分別為[ax，bx]和[ay，by]。接著在x方向上確定m個(gè)互不相同點(diǎn)x1，x2……xm，在y方向上確定n個(gè)互不相同點(diǎn)y1，y2……yn，由此確定m×n個(gè)位置。然后根據(jù)測(cè)量得到這m×n個(gè)位置臨界高度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)差f（x，y）。再找到一個(gè)函數(shù)g（x，y），在m×n個(gè)位置上與f（x，y）值相同。對(duì)于其他位置臨界高度差的計(jì)算采用函數(shù)g（x，y）進(jìn)行計(jì)算。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)選取插值區(qū)域和離散點(diǎn)如表1所示。在x方向選取了5點(diǎn)，y方向選取了4個(gè)點(diǎn)，分別測(cè)量得到的這20個(gè)位置的坐標(biāo)差。為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)效果在該范圍內(nèi)任意選取10個(gè)點(diǎn)的進(jìn)行檢測(cè)。這10個(gè)點(diǎn)x、y坐標(biāo)，計(jì)算出的高度差和測(cè)量出的高度差如表2所示。

參考文獻(xiàn)：

[1]李鑫. 基于DSP的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)硬件體系的設(shè)計(jì)與算法研究. 遼寧師專學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2011（4）.

[2]王玉金， 錢小燕， 丁萌， 王幫峰. 車載視覺感知系統(tǒng)中障礙檢測(cè)方法研究. 科學(xué)技術(shù)與工程，2013（15）.

項(xiàng)目基金：

廣西大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（2013CXJH13）