圖像識(shí)別

孫洪萍

摘 要：由于人口不斷增長，車輛不斷增加，目前城市擁堵，交通事故頻頻發(fā)生，通行效率越來越低等交通問題成為了當(dāng)前急需要解決的問題。在此社會(huì)背景下，對(duì)道路交通標(biāo)志識(shí)別的研究成為當(dāng)前最熱門的研究對(duì)象之一。交通標(biāo)志識(shí)別是研究智能車輛的關(guān)鍵技術(shù)也是其中的難點(diǎn)之一。基于對(duì)圖像識(shí)別技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握，對(duì)交通標(biāo)志的檢測與識(shí)別進(jìn)行了更深層次的研究，通過對(duì)攝取的圖像進(jìn)行一系列的處理，包括圖像的轉(zhuǎn)換，數(shù)學(xué)形態(tài)的膨脹，圖像噪聲的處理，閾值分割以及邊緣檢測等圖像學(xué)研究方法，提取圖像的特征值運(yùn)用圖像學(xué)技術(shù)檢測和識(shí)別交通標(biāo)志信息，完成智能交通系統(tǒng)（ITS）中最重要的部分——交通標(biāo)志的識(shí)別。

關(guān)鍵詞：交通標(biāo)志；TSR；分割；提取；識(shí)別

中圖分類號(hào)：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）11-0130-02

Abstract： Due to the continuous growth of population， the increasing number of vehicles， the current urban congestion， traffic accidents occur frequently， and the traffic efficiency is becoming lower and lower， so traffic problems have become the urgent need to solve. In this social context， the research on road traffic sign recognition has become one of the most popular research objects. Traffic sign recognition is the key technology of intelligent vehicle research and one of the difficulties. Based on the study and mastery of image recognition technology， the detection and recognition of traffic signs are studied at a deeper level. Through a series of processing of the captured images， including the transformation of images， the expansion of mathematical form， image noise processing， threshold segmentation and edge detection are used to extract the feature values of images， and traffic sign information is detected and recognized by image technology. The recognition of traffic signs is the most important part of intelligent transportation system （ITS）.

Keywords： traffic sign； TSR； segmentation； extraction； recognition

引言

我國道路交通問題雖然在不斷地進(jìn)步之中，但隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，我國的道路交通安全問題也不斷地出現(xiàn)著一系列新的問題，人們的生活也越來越受到更多的挑戰(zhàn)。當(dāng)然，如今高度發(fā)展的現(xiàn)代交通的確也是給人類生活帶來了極大的便利，但不可否認(rèn)的是，現(xiàn)代交通在快速發(fā)同時(shí)也給我們的生活帶來了更多的困擾，而且，在當(dāng)今這信息化的世紀(jì)里，處在快節(jié)奏生活的我們對(duì)生活的效率也是越來越高，面對(duì)這迎頭而來的挑戰(zhàn)，我們要對(duì)智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域做更深一層次的研究和探索，也因此，基于以上各種因素，道路交通標(biāo)志識(shí)別系統(tǒng)TSR（Traffic Signs Recognition）作為智能交通系統(tǒng)研究方向儼然已經(jīng)成為當(dāng)前交通研究領(lǐng)域內(nèi)所研究的熱點(diǎn)問題之一。

1 交通標(biāo)志檢測與識(shí)別的重要性

道路交通標(biāo)志是用圖形符號(hào)、顏色和文字向交通參與者傳遞特定信息，用于管理交通、保障安全的設(shè)施。交通標(biāo)志中包含著大量的道路交通信息，它是道路使用說明書，其特點(diǎn)簡單明了，使交通參與者能夠快速準(zhǔn)確地獲得道路交通情報(bào)，從而達(dá)到安全交通，暢通交通，迅速交通，高效交通。當(dāng)然它為駕駛員提供各種道路警示，指示等輔助信息，對(duì)減輕駕駛員的駕駛壓力，降低道路的交通壓力也是有很大幫助的。可以想到，如果我們完全依靠駕駛員對(duì)交通標(biāo)志的觀察而做出相應(yīng)的駕駛反應(yīng)，這無疑是給駕駛員增加了負(fù)擔(dān)，加速了駕駛員的疲勞，更容易釀成交通事故，交通效率也會(huì)大大降低。因此，這更需要我們對(duì)智能道路交通標(biāo)志識(shí)別系統(tǒng)做更進(jìn)一步的研究。它的核心是：在機(jī)動(dòng)車輛上安裝攝取自然場景圖像的高清攝像機(jī)，在車輛行駛過程中，攝像機(jī)能夠攝取到自然場景圖像，然后將圖像傳送至系統(tǒng)的圖像處理模塊進(jìn)行圖像理解，交通標(biāo)志檢測與識(shí)別，最后將識(shí)別結(jié)果返回給駕駛員，并指導(dǎo)駕駛員應(yīng)該做出怎樣合理的駕駛行為，以達(dá)到降低交通壓力，增強(qiáng)交通安全等問題。因此，對(duì)交通標(biāo)志識(shí)別的研究也是未來大勢(shì)所需。

2 檢測方法

根據(jù)交通標(biāo)志自身具有的特點(diǎn)，可通過其特有的形狀，顏色，符號(hào)等特性可將道路交通信息及時(shí)地傳遞給需要人群。交通標(biāo)志識(shí)別主要包括兩個(gè)階段，分別為交通標(biāo)志檢測階段和交通標(biāo)志識(shí)別階段。當(dāng)然第一階段應(yīng)該是交通標(biāo)志檢測階段，檢測階段主要的目標(biāo)就是找到標(biāo)志。目前，交通標(biāo)志檢測可基于顏色和形狀來達(dá)到交通標(biāo)志檢測的目的。其基于顏色檢測是基于交通標(biāo)志的特有顏色或其邊框的特有顏色來檢測標(biāo)志。可使用RGB分量之間的差別來進(jìn)行路標(biāo)的分割。基于顏色的分割能通過少量運(yùn)算去除大片非感興趣區(qū)域，對(duì)交通標(biāo)志檢測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性非常有幫助。目前多數(shù)的色彩分割是基于彩色進(jìn)行的。

然而，研究表明，這種檢測方法并不是完全可靠的，因?yàn)殡S著外界光線明暗的變化，所得到的顏色檢測結(jié)果是十分不可取的，且還有自然場景下時(shí)空背景的變化性，不可控制性，駕駛時(shí)因顛簸導(dǎo)致的攝取到的圖像模糊不清晰，交通標(biāo)志遭到損壞，或被其他物體遮擋，標(biāo)志長時(shí)間使用沒有及時(shí)更換而褪色，擺放傾斜等問題。因此，不能完全依靠基于顏色檢測交通標(biāo)志檢測方法。而我們知道交通標(biāo)志的形狀是不受光照因素影響的，因此也就有了我們想到的基于形狀的交通標(biāo)志檢測。

以下貼出簡單自然場景中基于顏色的交通標(biāo)志檢測結(jié)果圖（圖1）。

然而，交通標(biāo)志在一定程度上受損害，以及可能有眾多交通標(biāo)志在一定程度上被咬合，會(huì)被卷積，因此也不是所有基于現(xiàn)狀的檢測都是有效檢測。

以上兩類交通標(biāo)志檢測各有優(yōu)缺點(diǎn)（表1）。

目前，交通標(biāo)志檢測最好的方法是分三步：分割，特征提取，檢測。幾乎所有的檢測分類均可被劃分為這三個(gè)塊，這使得通過系統(tǒng)來比較簡單，而分割通常是基于顏色的，也可被用于基于形狀的交通標(biāo)志檢測。當(dāng)前研究的交通標(biāo)志識(shí)別系統(tǒng)還存在著一系列未解決的問題，例如對(duì)于復(fù)雜背景圖像當(dāng)前的分割效果還不是那么理想，分割算法還需要進(jìn)一步的改進(jìn)，因此對(duì)于交通標(biāo)志檢測的研究還有很長的一段路要走。

3 結(jié)束語

道路交通標(biāo)志是駕駛員能夠根據(jù)其指示迅速做出合理的駕駛行為的重要交通安全設(shè)施，是解決人類交通生活問題提高交通生活效率的有利助手，而交通標(biāo)志的檢測與識(shí)別又是研究智能車輛的重要部分，它能夠預(yù)先捕獲交通標(biāo)志并反饋給駕駛員，指導(dǎo)駕駛員做出合理的駕駛行為，而且，交通標(biāo)志檢測與識(shí)別系統(tǒng)的研究水平也反映了我國交通水平和科技水平。因此，掌握好交通標(biāo)志的檢測與識(shí)別技術(shù)也是現(xiàn)代科技生活所必需的。

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