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基于机器视觉识别的交通灯控制系统

2018年01月09日 15:22 次阅读

1、引言

机器视觉又称计算机视觉,是用计算机来实现人的视觉功能,也就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉技术包含光源照明技术、光成像技术、传感器技术、数字图像处理技术、机械工程技术、检测控制技术、模拟与数字视频技术、计算机技术、人机接口技术等相关技术,是实现计算机集成系统的基础技术。

对于交通灯的识别,将使世界上7~8%的色盲、色弱患者驾驶汽车成为可能,也为无人驾驶汽车在技术上前进一步。因而将为汽车工业以及汽车电子工业带来更大的经济效益,和更大的社会效益,并可在国际上填补该领域的空白。

2、基于机器视觉的交通灯识别方法

2.1、交通灯识别方法的流程图如下所示

基于机器视觉识别的交通灯控制系统

2.2、交通灯定位

当获取一张原始的图像时,考虑到背景的变化及其他物体对交通灯识别的干扰,我们需要将图像中交通灯的部分提取出来。在此本文用交通灯的形状及灰度值来定位交通灯在图像中的位置。

2.2.1、交通灯形状的矩形度与圆形度

可以通过交通灯的矩形度来找出交通灯一定的范围,在此采用一种简单的矩形度计算方法rectangularity算子,即将上述低灰度值的分散区域作为输入区域,当得到某一矩形和输入区域有相同的一、二阶矩时,计算出输入区域的面积和该矩形面积的比,即为矩形度rectangularity的值。显然当输入区域为矩形时,得到矩形度的最大值1;输入的区域越接近矩形,则矩形度越接近与1(无输入区域时矩形度为0)。

通过上述矩形度的算法,可以在低灰度值的区域中筛选出一定范围(包含交通灯轮廓)的类矩形,最后通过交通灯在图像中占据的面积定位出交通灯的轮廓。

基于机器视觉识别的交通灯控制系统

图2-1通过形状定位出交通灯的位置

然后在上图的基础上,采用一种简单的Circularity算子,确定出包含有交通灯的轮廓。

具体的算法如下:

假设F是一个闭合区域的面积,max这个区域内中心点到边界或轮廓的最大距离,那么:

circularity=F/(max^2*π)(2-1)

根据式2-1可得圆的circularity为1。由此可知对于一个轮廓或多边形包围的区域如果其circularity接近与1,那么这个轮廓近似于一个圆。可以通过一个阈值选取出与圆的相似的轮廓,例如可以选取circularity在[0.8,1]范围内的轮廓。如果有多个轮廓符合,则将这些轮廓所对应的区域存放入一个数组之内。

2.3、颜色空间变化

当确认交通灯的位置后,我们需要通过颜色识别来确定交通灯的状态。

由于RGB颜色空间的相似不能代表颜色的相似,HSI颜色空间则没有这个方面的问题,它们很适合人们肉眼的分辨,较好地反映人对颜色的感知和鉴别能力。因此可以先将RGB颜色空间转化为HSI颜色空间。

RGB空间转化为HSI空间的一般公式如下:

基于机器视觉识别的交通灯控制系统

基于机器视觉识别的交通灯控制系统

图2-2通过饱和度提取的交通灯信息

2.4、颜色识别

本文通过图像分割来识别交通灯的颜色。将图像通过选定的阈值分割后,找出所需要的图形。

2.4.1、基于阈值的分割

这是一种最常用的区域分割技术,阈值是用于区分不同目

标的灰度值。如果图象只有目标和背景两大类,那么只需选取一个阈值称为单阈值分割。这种方法是将图象中每个象素的灰度值和阈值比较,灰度值大于阈值的象素为一类,灰度值小于阈值的象素为另一类。如果图象中有多个目标,就需要选取多个阈值将各个目标分开,这种方法称为多阈值分割。阈值分割的结果依赖于阈值的选取,确定阈值是阈值分割的关键,阈值分割实质上就是按照某个标准求出最佳阈值的过程。

在背景和目标图像的先验概率相等这一特定条件下,最佳阈值是背景灰度均值与目标图像灰度均值之均值。即:

基于机器视觉识别的交通灯控制系统

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基于STC89S52的智能交通灯控制系统的设计与...

基于AT89C52的多功能交通灯控制系统设计与仿...

本文主要介绍了一种基于AT89C52的多功能交通灯控制系统设计与仿真实现。系统主要由单片机控制系统、...

发表于 2018-01-08 16:51 334次阅读
基于AT89C52的多功能交通灯控制系统设计与仿...

基于PLC的十字路口智能交通灯控制系统的设计

本文主要介绍了一种基于PLC的十字路口智能交通灯控制系统的设计。城市道路交错分布,交通灯是城市交通的...

发表于 2018-01-08 16:30 423次阅读
基于PLC的十字路口智能交通灯控制系统的设计

PLC顺序控制的城乡十字路口交通灯控制系统的设计

本文主要介绍了基于PLC顺序控制的城乡十字路口交通灯控制系统的设计。汽车数量越来越多,而现在的红绿灯...

发表于 2018-01-08 15:57 300次阅读
PLC顺序控制的城乡十字路口交通灯控制系统的设计

AT89C52单片机为控制器的多功能交通灯控制系...

本文主要介绍了一种以AT89C52单片机为控制器的多功能交通灯控制系统。现在的红绿灯处的交通灯模式采...

发表于 2018-01-08 15:32 437次阅读
AT89C52单片机为控制器的多功能交通灯控制系...

基于FPGA技术的智能交通灯控制系统设计

本文主要介绍了基于FPGA技术的智能交通灯控制系统设计。随着汽车数量越来越多,现阶段的交通灯模式采用...

发表于 2018-01-08 15:11 344次阅读
基于FPGA技术的智能交通灯控制系统设计

一种基于FPGA的十字路口交通灯系统控制的设计

本文主要介绍了一种基于FPGA的十字路口交通灯系统控制的设计。系统控制设计包括脉冲发生、状态定时、交...

发表于 2018-01-08 14:35 259次阅读
一种基于FPGA的十字路口交通灯系统控制的设计

机器视觉技术与机器视觉检测系统的应用案例

为了生产无缝钢管,需要先将钢坯输送到炉中加热。接着,将坯料穿孔以形成厚壁的中空壳体,之后将芯棒插入壳...

发表于 2018-01-07 09:32 2837次阅读
机器视觉技术与机器视觉检测系统的应用案例

传统厂开始转型升级 自动化企业也开始纷纷布局智...

智能制造已经成为全球制造业发展的趋势,随着物联网、云计算、大数据分析、人工智能的发展和工业机器人技术...

发表于 2018-01-06 09:10 907次阅读
传统厂开始转型升级  自动化企业也开始纷纷布局智...

大神们,谁有大恒相机官方配套的开发源码?

发表于 2018-01-03 11:49 488次阅读
大神们,谁有大恒相机官方配套的开发源码?

人工智能时代着力建立智能系统智商评测体系

未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能,互联网和脑科学交叉研究机构。

发表于 2018-01-03 08:38 1538次阅读
人工智能时代着力建立智能系统智商评测体系

关于LED模拟交通灯单片机C语言程序设计

本文为大家带来三个关于LED模拟交通灯单片机C语言程序设计。

发表于 2017-12-29 13:58 668次阅读
关于LED模拟交通灯单片机C语言程序设计

智能交通灯PLC控制实验装置研制

本文主要介绍了智能交通灯PLC控制实验装置研制,采用触摸屏作为上位机,PLC为主要控制核心,光电开关...

发表于 2017-12-28 10:30 373次阅读
智能交通灯PLC控制实验装置研制

雅特生科技宣布推出MaxCore 工业计算机 可...

雅特生科技推出这款MaxCore 工业计算机平台,可支持多种不同的应用,可开发机器视觉以及雾计算等不...

发表于 2017-12-21 13:10 162次阅读
雅特生科技宣布推出MaxCore 工业计算机 可...

机器视觉软件开发商 积极部署深度学习技术

Cognex认为深度学习是对传统机器视觉的补充。传统的几何图案发现和边缘检测仍为用于机器人引导或其它...

发表于 2017-12-20 08:54 275次阅读
机器视觉软件开发商 积极部署深度学习技术

人工智能芯片第一批冒险家,真的发现了金矿?

AI芯片初创公司是第一批冒险家,发现了新大陆上的金矿。例如地平线、寒武纪、启英泰伦等,就是直接以AI...

发表于 2017-12-19 09:22 3315次阅读
人工智能芯片第一批冒险家,真的发现了金矿?

基于Labview vision的集成芯片识别问题

发表于 2017-10-22 00:01 292次阅读
基于Labview vision的集成芯片识别问题

LABVIEW宝典(第2版)简版电子书出炉了,需要赶紧下!

发表于 2017-09-29 10:44 1109次阅读
LABVIEW宝典(第2版)简版电子书出炉了,需要赶紧下!

机器视觉

发表于 2017-09-01 16:05 624次阅读
机器视觉