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智能车辆在夜晚城市道路上的视觉导航方法研究(4)

时间:2017-05-02 11:32来源:毕业论文
基于以上普通模糊增强算法的缺点,我们将普通的模糊增强算法改进为一种分块自适应的模糊增强算法。 由于图像中灰度值分布不均匀,中间较亮的部分


基于以上普通模糊增强算法的缺点,我们将普通的模糊增强算法改进为一种分块自适应的模糊增强算法。
由于图像中灰度值分布不均匀,中间较亮的部分和两边较暗的部分相差很大,一个阈值不能适用于整幅图像,需要针对图像的不同区域选取不一样的参数值。
将图像分成很多块,得到每一块的所有像素点的平均值作为中间值,大于这个中间值的则放大,小于这个中间值的则缩小。
算法原理如下:            (4)
其中 是某一块区域中所有像素点的均值。
图9 分块模糊增强
如图9所示,行道线得到了明显的增强,和背景的区分度变得明显。但是,由于路面部分灰度值分布均匀,均得到了增强,另外分块也会使图像产生大量的干扰,使图像信息变得复杂,因此未采用此方法。
3  夜间行道线检测系统
经过预处理之后的灰度图,噪声干扰大为减少。本文采用的是一种基于中间两侧差的行道线检测方法,将行道线上的有效点检测出来后,生成二值图,使用Hilditch细化算法进行细化,最后使用基于Hough变换的直线提取方法,返回极坐标下直线的参数。
3.1  行道线检测算法
对于行道线检测,存在很多不同的方法,有基于顶帽变换的检测方法,也有基于Prewitt算子的行道线边缘检测方法,经过多种方法的实验对比,本文选用的是一种基于中间两侧差的直接行道线有效点检测方法。
3.1.1  基于高帽变换的行道线检测算法
数学形态学是一种高效的处理图像的数学工具,膨胀,腐蚀、开和闭是数学形态学的四个基本算子,基于这四个算子可以组合出无限个图像处理算法。
下面给出这四个基本算子的定义:
                                (5)
其中 为图像中每一个像素点,D为像素单位, , , , 分别为对图像进行膨胀,腐蚀,开和闭运算。开算子是对图像先腐蚀后膨胀,可以移除比结构元素小的亮特征,所以原始图像减去开运算得到的图像,能够提取原始图像中的亮特征,称为白高帽算子。相反,闭算子是对图像先膨胀后腐蚀,可以移除比结构元素小的暗特征,所以闭运算得到的图像减去原始图像,能够提取原始图像中的暗特征,称为黑高帽算子。原始图像加上白高帽可以增强图像的亮特征,再减去黑高帽可以增强图像的暗特征,从而增加图像的对比度。
这里使用的是白高帽算子,即对图像先腐蚀后膨胀,移除较亮的行道线信息,然后用原始图像减去开运算得到的图像,就能够提取出行道线信息。
     图10 9×9最小值滤波                          图11 5×5最大值滤波
    图12 两倍原图像减去开运算              图13 用基于中间两侧差的方法检测行道线
如上图10所示,先对图像进行9×9的最小值滤波,原图中的行道线被完全腐蚀。然后对腐蚀后的图像进行5×5的最大值滤波,如图11所示,恢复了原图像的亮度,但是行道线没有被恢复。用两倍的原图像减去开运算的结果,即原图像加上白高帽的结果,得到图12。如图12所示,原图的背景即路面被减弱,行道线得到了加强。
在查看图像各处灰度值之后,原来图像中较亮的行道线与背景的分离度增强了,行道线更易识别。但是同时也增加了本没有的干扰信息,这一点可以从图13中看出。图13为对图12进行行道线有效点检测的结果。图像显示,识别出行道线有效点的同时,产生了很多的噪声点,对直线提取有很大的干扰。与直接使用基于中间两侧差的行道线检测方法相比,该算法干扰更大,运算开销更大,因此未采用。 智能车辆在夜晚城市道路上的视觉导航方法研究(4):http://www.751com.cn/jisuanji/lunwen_6132.html
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