王寶梁 宋延?xùn)|

0 引言

駕駛員信息來(lái)源的最主要部分是視覺(jué)信息[1-2]，包括道路中障礙物的位置、各種交通參與者的位置及道路的幾何形狀等。人類駕駛車輛85%以上的信息來(lái)自視覺(jué)信息[3-4]。交通標(biāo)識(shí)線有效可靠的識(shí)別對(duì)于汽車智能化行駛具有重要的意義[5]。對(duì)獲取的圖像應(yīng)用垂直投影法進(jìn)行處理，最終能夠有效可靠地識(shí)別交通標(biāo)識(shí)線，獲取汽車行駛所需的交通標(biāo)識(shí)線信息。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本研究以交通標(biāo)識(shí)線作為引導(dǎo)車輛行駛的依據(jù)。車輛沿著交通標(biāo)識(shí)線行駛，當(dāng)車輛與交通標(biāo)識(shí)線發(fā)生角度偏差時(shí)，會(huì)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向調(diào)整。本文提出一種圖像處理方法，能夠可靠地獲取公路標(biāo)識(shí)線的信息，作為智能汽車行駛的依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

2 圖像獲取

選用CCD 攝像頭攝取的圖像作為處理對(duì)象，分辨率為3096×3096。本文中以帶有白色中心線的瀝青路作為研究對(duì)象（如圖2 所示），主要目的是通過(guò)處理攝像頭獲取的圖像，識(shí)別白色中心線的方向和位置。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖2 交通標(biāo)識(shí)線原圖

3 圖像處理

通過(guò)圖像轉(zhuǎn)換、圖像除噪、二值圖像、圖像形態(tài)學(xué)、圖像分割和最小二乘法等操作實(shí)現(xiàn)道路標(biāo)識(shí)線的識(shí)別。

在圖像處理過(guò)程中，將圖像劃分為圖像條。為了縮短圖像處理時(shí)間只取前6 個(gè)圖像條進(jìn)行處理。通過(guò)對(duì)比分析可看出，所獲取的作物行中心線效果與圖像條全部處理的效果幾乎一樣。在獲取最終的峰值點(diǎn)之后，用robustfit 函數(shù)[6]對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行擬合，robustfit 函數(shù)能夠?qū)⒛繕?biāo)點(diǎn)中與其他點(diǎn)差異大的點(diǎn)自動(dòng)去除，這在獲取公路標(biāo)識(shí)線中心線的圖像處理過(guò)程中非常重要。圖3 是公路標(biāo)識(shí)線中心線定位過(guò)程。

3.1 灰度圖像轉(zhuǎn)換

白色標(biāo)識(shí)線圖像通過(guò)攝像頭獲取，所獲取的圖像為RGB 圖像。由于原始圖像信息量較大，處理起來(lái)速度很慢，影響車輛智能化的響應(yīng)靈敏度，因此先將圖像按照公式（1）轉(zhuǎn)換為灰度圖像，得到灰度圖像如圖4 所示。

圖3 公路標(biāo)識(shí)線中心線定位過(guò)程

3.2 圖像除噪

圖像采集過(guò)程會(huì)受到外界干擾，產(chǎn)生圖像噪聲，從而影響后續(xù)的圖像處理。因此，必須對(duì)圖像進(jìn)行噪聲抑制處理。為了在圖像處理前期獲得較好的圖像效果，以利于下一步的圖像處理，采用一種動(dòng)態(tài)中值濾波算法對(duì)圖像中的白色標(biāo)識(shí)線圖像進(jìn)行去噪處理。處理結(jié)果如圖5 所示。

3.3 二值圖像

通過(guò)取得合適的閾值，得到需要的二值（黑白）圖像，如圖6 所示。

圖4 灰度圖像

圖5 除噪圖像

圖6 二值圖像

3.4 圖像形態(tài)學(xué)運(yùn)算

二值圖像中會(huì)存在一定的噪聲點(diǎn)，圖像中的白色標(biāo)識(shí)線邊緣也不平滑。為此，通過(guò)腐蝕、膨脹方法消除圖像中的細(xì)小噪聲點(diǎn)，使圖像的白色標(biāo)識(shí)線的邊緣得到有效改善，這將有利于下一步車輛引導(dǎo)線的提取。圖7 為處理后的圖像。

3.5 中心線提取

對(duì)圖7 進(jìn)行圖像條處理，得到若干圖像條（見(jiàn)圖8），獲取每個(gè)圖像條的中心點(diǎn)，并對(duì)這些點(diǎn)采用最小二乘法得到白色標(biāo)識(shí)線的位置，即車輛引導(dǎo)線，如圖9 所示。

圖7 形態(tài)學(xué)處理后圖像

圖8 圖像條

圖9 車輛引導(dǎo)線

4 結(jié)語(yǔ)

多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用基于垂直投影法進(jìn)行公路標(biāo)識(shí)線的處理能有效可靠地獲取公路標(biāo)識(shí)線信息，為汽車智能化識(shí)別交通標(biāo)識(shí)線提供可靠的行駛信息。