基于區(qū)域顏色分割的交通標(biāo)志檢測(cè)和識(shí)別探析

劉祥

摘 要 現(xiàn)如今，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，城市交通的壓力也日益嚴(yán)重。為解決日益嚴(yán)重的安全問題，人們提出了智能交通系統(tǒng)，它是集檢測(cè)、識(shí)別、通信、控制等技術(shù)為一體的綜合信息系統(tǒng)，受到了科技領(lǐng)域的很多關(guān)注。其中，道路交通標(biāo)志識(shí)別系統(tǒng)是其中非常重要的一部分，其作用就是顯示當(dāng)前道路的行駛狀況、根據(jù)所檢測(cè)的狀況提醒司機(jī)所處環(huán)境中潛在的危險(xiǎn)和困難、為駕駛員指路，進(jìn)而能為駕駛員提供一個(gè)安全的駕駛環(huán)境。交通標(biāo)志的識(shí)別是識(shí)別系統(tǒng)中最為基礎(chǔ)的一項(xiàng)工作，一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)性的好壞直接關(guān)系著交通標(biāo)志能否被準(zhǔn)確識(shí)別，還會(huì)影響到很多后續(xù)的工作，可見其具有非常重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。本文是基于HIS顏色空間的彩色圖像分割算法，利用該算法對(duì)彩色圖像進(jìn)行分割處理，將該算法應(yīng)用到交通標(biāo)志的檢測(cè)中。

關(guān)鍵詞 交通標(biāo)志的檢測(cè)和識(shí)別;基于區(qū)域顏色分割;HIS顏色空間

引言

在交通科技日益發(fā)達(dá)的今天，汽車的駕駛輔助系統(tǒng)已經(jīng)成為消費(fèi)者們的新的關(guān)注點(diǎn)，這也在很大程度上引起了汽車制造商的注意。在這系統(tǒng)中其中作為重要的一項(xiàng)功能就是交通標(biāo)志的識(shí)別，交通標(biāo)志檢測(cè)和識(shí)別是依靠車載攝像機(jī)實(shí)時(shí)攝取道路前景圖像，通過對(duì)圖像的預(yù)處理和分割，提取標(biāo)志中的有用信息，然后在根據(jù)信息庫(kù)中所保存的信息來進(jìn)行匹配，找出與之符合的交通標(biāo)志。這就是智能交通系統(tǒng)識(shí)別交通標(biāo)志的基本流程。

1利用HIS顏色空間分割交通標(biāo)志

利用HIS顏色的檢測(cè)算法首先要做的是基于顏色分割步驟。交通標(biāo)志通常被人設(shè)計(jì)成較為特殊的顏色，它能夠給駕駛員或其他無人駕駛智能系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)傳遞一些道路信息來輔助駕駛員的駕駛，比如說：前方危險(xiǎn)，禁止通行、限速、禁止停車，這些信息對(duì)于駕駛員來說是非常重要的。其中交通標(biāo)志的組成成分中，顏色是比較重要的。因此，我們需要系統(tǒng)對(duì)交通標(biāo)志圖像的顏色進(jìn)行有效的分割處理，才能最后實(shí)現(xiàn)對(duì)交通標(biāo)志的檢測(cè)[1]。

HIS顏色空間是從人的視覺系統(tǒng)出發(fā)，用色彩、顏色飽和度以及顏色亮度出發(fā)來去描繪色彩，因?yàn)楫?dāng)人們?nèi)ビ^察一個(gè)彩色物體時(shí)，人們會(huì)比較關(guān)注這個(gè)物體的色彩、顏色飽和度以及顏色亮度。一般來說，我們會(huì)把色彩和顏色飽和度稱作色度，這是用來表示顏色的類別和深淺程度。由于人的視覺對(duì)于亮度更加敏感，因此在設(shè)計(jì)交通標(biāo)識(shí)時(shí)，會(huì)選擇亮度較高的色彩，通常是使用紅、黃、藍(lán)三種顏色，因此在對(duì)交通標(biāo)志的顏色進(jìn)行分割的過程中，就將紅、黃、藍(lán)三種顏色作為主要的研究對(duì)象。同時(shí)，對(duì)交通標(biāo)志分割的過程中也會(huì)影響到自然環(huán)境的影響，因此在進(jìn)行分割的過程中也要考慮到在自然環(huán)境下色彩的變動(dòng)情況。做好這些準(zhǔn)備之后就對(duì)彩色圖像中的各個(gè)顏色的分量進(jìn)行分割，根據(jù)色彩類別、色彩飽和度的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行分割，然后根據(jù)不同交通標(biāo)志中，顏色的詳細(xì)比率來去區(qū)分交通標(biāo)志，然后輸出。

2顏色分割的可行性以及面臨的困難

顏色分割指的是利用顏色信息，根據(jù)一定的規(guī)則將圖像分成若干個(gè)互不相交的小區(qū)域的過程，顏色分割的目的是為了將交通標(biāo)志與背景相分離。顏色信息有大小、角度，具有很強(qiáng)的可分離性。在自然場(chǎng)景中可以初步通過顏色信息分割出目標(biāo)。因?yàn)榻煌?biāo)識(shí)大部分都還是具有很明顯的顏色特征，相對(duì)于顏色背景來說，其他顏色是比較醒目的，與周圍的其他區(qū)域形成了較強(qiáng)的對(duì)比[2]。

近些年來，雖然智能交通系統(tǒng)中的交通標(biāo)志識(shí)別功能已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但是其識(shí)別的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性還是有待提高的，在實(shí)際的交通標(biāo)志識(shí)別過程中存在的問題：

2.1 圖像數(shù)據(jù)量大，運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，影響實(shí)時(shí)性

系統(tǒng)所采集的交通標(biāo)志圖是彩色圖像，有關(guān)于這些圖像的信息量比較大，對(duì)于這些彩色圖像的處理和分析也需要花費(fèi)大量的運(yùn)算，運(yùn)算間隔時(shí)間比較長(zhǎng)，影響到識(shí)別交通標(biāo)志的實(shí)時(shí)性。

2.2 外界因素影響到圖像采集的準(zhǔn)確性

交通標(biāo)識(shí)是放置在外界的環(huán)境中的，在采集的過程中會(huì)由于光照、天氣、遮擋等因素的影響，以至于不能夠非常準(zhǔn)確地采集到圖像數(shù)據(jù)。

2.3 道路環(huán)境中的交通標(biāo)志牌的褪色等情況比較嚴(yán)重，增加了檢測(cè)難度

道路環(huán)境是處于一個(gè)多變的狀態(tài)，很多交通標(biāo)志牌受到外界因素的影響而出現(xiàn)褪色、污損、形變等問題，進(jìn)而增加了交通智能系統(tǒng)檢測(cè)的難度[3]。

2.4 識(shí)別交通標(biāo)識(shí)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，識(shí)別的工作量較大

車輛行駛是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，在行駛的過程中所拍下的交通標(biāo)志圖片由于角度的不同或者是行駛環(huán)境的改變等因素的影響，會(huì)在無形中增加識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別難度，這就在很大程度上增加了交通智能識(shí)別系統(tǒng)的工作量。

從上述所列的問題中所知，交通標(biāo)志的檢測(cè)與識(shí)別會(huì)因?yàn)榻煌?biāo)志自身的問題以及所處環(huán)境的不同而受到影響，因此進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別時(shí)就應(yīng)該綜合考慮多方面的問題，來去提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

3色彩空間和閾值的選擇

顏色分割的基礎(chǔ)是選擇正確的顏色，色彩空間的選擇一般需要考慮以下幾個(gè)問題：考慮顏色在自然環(huán)境中的變化;圖像中的顏色怎樣搭配能夠呈現(xiàn)出效果。

閾值的選擇也是非常重要，一般閾值是分為兩種：固定閾值和自適應(yīng)閾值。固定閾值與自適應(yīng)閾值最大的區(qū)別就是是否會(huì)出現(xiàn)變化。固定閾值是根據(jù)交通標(biāo)志的統(tǒng)計(jì)信息或者是經(jīng)驗(yàn)來去決定，在分割過程中是不會(huì)出現(xiàn)變化的。自適應(yīng)閾值是根據(jù)圖像的特點(diǎn)自適應(yīng)的去調(diào)整閾值，在分割的過程中會(huì)不斷發(fā)生變化[4]。

4結(jié)束語

綜上所述，利用顏色分割來去識(shí)別交通標(biāo)志是一項(xiàng)比較先進(jìn)的技術(shù)，可以很好地發(fā)揮智能交通系統(tǒng)的識(shí)別功能，盡管在實(shí)際使用的過程中還是存在一些問題，比如會(huì)受到環(huán)境因素的影響、社會(huì)因素的影響，但這些問題都是很好解決的，研究人員只要堅(jiān)持去做好相關(guān)的研究工作，就能夠有效提高系統(tǒng)識(shí)別交通標(biāo)識(shí)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 金旭暉.基于區(qū)域顏色分割的交通標(biāo)志檢測(cè)和識(shí)別[J].電氣自動(dòng)化，2016，38（3）：14-16.

[2] 張代玉.基于顏色信息和SVM的交通標(biāo)志識(shí)別技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].沈陽：東北大學(xué)，2011.

[3] 朱雙東，劉蘭蘭.基于顏色信息與SVM網(wǎng)絡(luò)的交通標(biāo)志檢測(cè)[J].自動(dòng)化儀表，2015，30（3）：69-72.

[4] 李光瑞，夏凌，杜健，等.基于顏色特征和SVM的交通標(biāo)志檢測(cè)[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2016，35（1）：89-93.