自适应道路检测算法的研究.pdfVIP

自适应道路检测算法研究 1 2 黄涛 ，廖力 1 武汉理工大学信息工程学院，武汉 （430070 ） 2 武汉理工大学信息工程学院，武汉 （430070 ） E-mail：echoxyt@163.com 摘要：本论文提出了一种自适应道路检测算法。本算法基于道路坐标变换和 Hough变换，并 用最小二乘法来提高道路检测质量。算法具有快速、鲁棒性好及实用性强的优点。通过实验 证明了上述算法的有效性和可靠性。 关键词：坐标变换；阈值;图像二值化;Hough变换 中图分类号：TP391 1 引言 基于视觉的道路检测技术是目前智能车辆导航方法的研究热点之一。经过多年的发展， 道路的检测技术已经有了很大的进步，有些更是得到了实际的应用。但是，很多算法都是以 固定道路模板作为检测对象，这样就大大限制了算法的适应能力，降低了鲁棒性。为了解决 这个问题，我们采用Hough变化结合最小二乘法的方法进行道路检测，从而摆脱了固定道路 模板的束缚，使得该算法对道路的适应能力大大提高[1] 。 2 道路检测算法 本文对道路检测的算法总的分为三个步骤：坐标系变换，道路标志提取，道路标志拟合。 2.1 坐标系变换 一般情况下我们所得到的道路图片都是从驾驶员的视角所得到的图片，为了更好的给车 辆进行导航，我们需要类似于地图的道路图片，也就是说从垂直于地面的高空所拍摄的道路 图片。这在实际中是难以做到的，所以我们需要对道路图片进行坐标变换来得到我们所需要 的图片。为了计算方便我们定义所需要的坐标系： （ 1 ）道路坐标系：以摄像机所在位置在道 路上的投影为原点，Zr 轴方向即垂直于地面 向上，Xr 轴方向即垂直于道路方向，Yr 轴方 向即道路的切线方向。 （ 2 ）摄像机坐标系：原点即摄像机所在点， Zc 轴方向即光轴方向，Xc 轴方向摄像机视角 水平方向，Yc 轴摄像机视角垂直方向。 （ 3 ）图像坐标系：坐标原点PB 设在图像左 上角，C 轴平行于摄像机扫描行方向，指向每 一行像素增大的方向;R 轴垂直于摄像机扫描 行方向，指向行增大的方向。为了方便计算我 们也以图片中点原点建立另外一个图像坐标 系，X 和 Y 分别与 C 和 R 平行。 图2-1 I I 坐标变换方法： 1 为了进行坐标变换，我们必须事先得到摄像机 的相关参数，具体如下： θ：摄像机光轴Zc 偏离 Zr = 0 平面的角度； γ ：摄像机光轴 Zc 在 Zr = 0 平面投影偏离 Yr 轴的角度； α ：摄像机水平方向视角范围； β ：摄像机垂直方向视角范围； Rx ：摄像机水平方向分辨率; Ry ：摄像机垂直方向分辨率; 先沿 Zr 方向投影在 Zr = 0 平面 图2-2 从图上可以看出来，由 P(X ,Y ,Z )和摄像机之间的连线与 Zc 的偏角氏决定了P 点在图 r r r 像坐标系中的列位置，根据简单的三角变换可以得出式 2-1 ； ⎛ x ⎞ arctg ⎜⎜ r ⎟⎟−γ ⎝y r ⎠ χI （2-1 ） α 再沿垂直于 Z 与 P(X ,Y ,Z )组成平面 r r r r 同样从这个方向的投影可以看出 P(X ,Y ,Z