红绿灯识别系统.docx

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1、红绿灯识别系统摘要：红绿灯判别系统主要针对红绿色盲及色弱者或者长期驾驶疲惫的驾驶员设计的系统，关心他们在交通中很有效率地辨别红绿灯信号灯，从而削减一些交通事故的发生。主要采纳的方法：首先通过图像采集及图像预处理的方法获源图像，用边缘跟踪中的方法确定红绿灯的各个灯的位置，把颜色形式从RGB红绿蓝颜色表示法转变成此外一种适当的表示方法，选择标准的RGB颜色表示法来得到红绿灯颜色。最终通过显示器显示红绿灯倒计时输出，倒计时到零的时候播报语音信息,提示驾驶员直接在车内观看红绿灯倒计时变化进而平安驾驶。关键词：红绿灯图像处理定位系统显示模块TrafficlightrecognitionsystemAbs

2、tractrDiscriminantsystemmainlyaimedatthetrafficlightredgreencolorblindnessandlubriciousweakordrivingfatigueofthedriverdesignsystemforalongtime,tohelptheminthetrafficveryefficientlydistinguishthetrafficsignallamp,therebyreducingtheoccurrenceofsomeofthetrafficaccident.Mainlyadoptsthemethod:firstbyimag

3、eacquisitionandimagepreprocessingmethodofsourceimage,withtheedgeoftheedgetracingmethodtodeterminethelocationofthetrafficlightsalllight,thecolorformfromred,green,blueRGBcolorrepresentationintoanotherappropriaterepresentationmethod,choosestandardRGBcolorrepresentationtogettrafficlightcolors.Thefinalou

4、tputthroughthedisplayshowsthetrafficlightscountdown,countdowntozerowhenthewarningindicatorwillringonetothree,countdowntotipthedriverinthecardirectlyobservetrafficlightschangetosafedriving.Keywords:ThetrafficlightsTheimageprocessingpositioningsystemDisplaymodule1、引言.交通指示灯的进展趋势虽说正常状况下，色盲患者不能取得驾照，但对于色弱

5、的患者我国没有做太严格的要求。但是近几年来由于这方面的交通事故发生很频繁。对交通信号灯状态的识别，将使世界上7%-8%的色盲、色弱患者驾驶汽车成为可能，红绿灯多处于交通枢纽地带，负责指挥交通，不仅对于红绿色盲及色弱患者，而且对于正常驾驶员红绿灯识别都尤其重要。本文通过图像处理及颜色判别而设计的红绿灯自主识别系统可以很好地提示驾驶员留意红绿灯变化,继而有望降低事故发生率。1.2 总体设计思路本系统设计主要采纳图像采集、图像预处理、红绿灯定位、颜色判别及输出显示倒计时和提示系统等模块组成，首先用安装在车顶或者车内的摄像机对前方的场景进行实时图像采集，由于摄像机跟随汽车一起运动，因此采集到的图像要进

6、行图像预处理以便于之后的目标提取。设计编码程序从采集到的图像中定位提取出红绿灯的位置，再定位出各个灯的坐标，然后对提取的目标进行颜色判定，将结果通过显示器输出。结果输出的形势多元化，可以用数字显示结果真后倒计时，还可以直接用声音的方式报出来来提示驾驶员。这里可以两个方法同时使用，不仅可以让驾驶员直接清晰地看到红绿灯时间的跳变，而且当驾驶员不留意时间时用声音提示的方式提示驾驶员有效的转变车的启停。总体流程图1.3 、CCD图像传感器图像传感器是采用光电器件的光一一电转换功能,将其感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号“图像”的一种功能器件。本文采纳CCD图像传感器，它的作用就像胶片一样

7、，CCD上有很多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。其供应的画面率很高。CCD传感器应用时是将不同的光源与透镜、镜头、光导纤维、滤光镜及反射镜等光学元件结合，主要用来装配轻型摄像机、摄像头、工业监视器。CCD应用技术是光、机、电和计算机相结合的高新技术，作为一种特别有效的非接触检测方法，CCD被广泛应用于线检测尺寸、位移、速度、定位和自动调焦等方面。1.4 霍夫变换思想以直线检测为例，每个像素坐标点经过变换都变成都直线特质有贡献的统一度量，一个简洁的例子如下：一条直线在图像中是一系列离散点的集合，通过一个直线的离散极坐标公式，可以表达出直线的离散点几何等式如下：X*cos(th

8、eta)+y*sin(theta)=r其中角度theta指/与X轴之间的夹角，1为到直线几何垂直距离。任何在直线上点，X,y都可以表达，其中r,theta是常量。然而在实现的图像处理领域，图像的像素坐标打乂切是已知的，而S则是我们要查找的变量。假如我们能绘制每个?刃值依据像素点坐标P(x,y)值的话，那么就从图像笛卡尔坐标系统转换到极坐标霍夫空间系统，这种从点到曲线的变换称为直线的霍夫变换。变换通过度化霍夫参数空间为有限个值间隔等分或者累加格子。当霍夫变换算法开头，每个像素坐标点P(X,)，)被转换到化/生的曲线点上面，累加到对应的格子数据点，当一个波峰消失时候，说明有直线存在。同样的原理，我

9、们可以用来检测圆，只是对于圆的参数方程变为如下等式：住-a)2+(y-b)2=r2其中(,切为圆的中心点坐标，r圆的半径。这样霍夫的参数空间就变成一个三维参数空间。给定圆半径转为二维霍夫参数空间，变换相对简洁，也比较常用。2、图像采集图像采集需要在车顶或者车内安装一款摄像机，对汽车前方进行实时图像采集。摄像机是像素高、处理速度快、价格廉价。经过综合考虑，车载摄像机需要符合各方面要求及部分规格数据如下；(1)带彩色显示屏车载录像仪，可纪录即看；(2)镜头角度：90度;(3)感光芯片：1/4colorCMOS;(4)拍摄像素：1280*720/720*480/640*480PiXeIs;(5)拍摄

10、文件格式：录像AVI格式，拍照JPG格式；可连接电脑或者导航仪、手机设施上随时播放；(6)支持帧率调整以节约空间或者录制最优质图像功能；(7)带有数字化部件，可以直接将数字图像通过计算机端口或者标准设施传送给计算机；3、图像预处理在一个场景的图片下侦测交通灯是不简洁的，由于交通信号灯和其他的物体比起来特别小，一种侦测和识别交通信号灯的系统他们的方法是使用GPS数据和数字地图混合在一起通过摄影机形成一个图像为了提高他们的系统性能。图像采集之后，通过摄像机固有的模数转换部件完成图像数字化，通过端口输入微处理器。由于摄像头是随汽车运动的，因此采集到的图像难免会消失边缘模糊。此外由于空气状况、日照变化

11、、电磁等干扰，再加上图像采集过程中会受到噪声的影响，会使采集到的图像变得模糊，因此图像采集完毕后需要进行图像预处理。对于随即干扰所产生的椒盐噪声可以用中值滤波处理，中值滤波是一种局部平均平滑技术，对于脉冲干扰和椒盐抑制效果较好。其滤波原理是：对一个滑动的窗口内的像素灰度排序，用其中值代替窗口中心像素原来的灰度。若窗口中的像素有偶数个,取其两个中间的平均值。对于图像边缘模糊问题可以用高通滤波方法处理，图像中的边沿或者线条与图像频谱中的高频重量相对应，因此可以用高通滤波的方法是低频重量得到抑制，从而增加高频重量使图像边沿或线条变得清晰。4、红绿灯定位图像预处理时候进入目标定位，需要在整幅图像中定位

12、出目标，并标记出各个灯的位置。事先对红绿灯进行特征设定，特征之一就是大多数红绿灯底板多为黑色，灰度值较低；另一特征就是大多数红绿灯外形固定，分横竖两种；先可以收集到一些红绿灯样本进行特征标记后存入训练集。对预处理后的图像做搜寻，用边缘跟踪的方法圈定目标物体。5、颜色判别图一展现了一个包含交通信号灯场景的图片,在被推举的法中,在所给的图片描绘的场景中,第一种颜色被从RGB转换成标准的RGBo然后交通信号灯的候选地区侦测到通过保留交通信号灯一种颜色的信号。接下来边缘从被保留的像素中侦测到，最终通过这种霍夫变化的方式一个交通信号灯的圆形外形就呈现出来。5.1 转换颜色空间交通信号灯颜色的不同取决于由

13、于天气、时间、或是其他一些因素而引起的光线条件的转变。为了估测出在颜色上稍微的转变我们转换了空间颜色。众所周知标准RGB是在颜色条件转变时最剧烈的。因此我们把一个RGB图像转换成标准RGB图像。图一5.2 取出候选区从标准RGB图像中可以看出一些地区是特殊选取的交通信号灯候选地区.打算一个像素是否属于候选地区中的某一个或是没有被包含进RGB的数量范围内，我们观看到交通信号灯的图像和打算一种像素是否属于一个待选的地区的条件是一下几点：R200和G150和B200和G150和B150或是R240和B220连接地区通过选择像素被包含的是候选地区的交通信号灯。5.3 边缘侦查我们从图片和被侦测的边缘中

14、提取仅仅一个候选地区。我们使用SObIe过滤去侦测边缘。CCD边缘跟踪原理：边缘检测算法是考察图像的每个像素在某个领域内灰度的变化，采用边缘邻近一阶或二阶导数的变化规律来检测边缘。5.4 侦测红绿灯为了侦测一个信号灯，一个被交通信号灯其中一种颜色布满的圆圈被侦测。在脚踝转变框架内，边缘图片被使用和循环边缘被侦测到.从一个简洁的圆形方程”-）2+（y分2=2中能够被使用从边缘图片中侦测到圆,代入到三维空间参数伍力和力。设立参数得到大部分的呈现交通信号灯位置和尺寸的投票。然而,在这个框架内封闭的圆形和开放的圆形全部被探测到。然而,在这个框架内封闭的圆形和开放的圆形全部被探测到。为了避开这个不足和提

15、升侦测速度,假定在图像中中灰色和黑色的像素是交通信号灯中的一个在脚踝变量中，对于每个像素G,y）,选取被带入到三维空间的在图像上的黑色色素进入ab-线条的r位置的数量被转变了。在被推举的框架中，选举被进行仅仅是由于色素（,b）和它的四个相邻元素属于待选区域。通过推举的方法被展现作为在图像黑色素中结果投票进入ab-线条中。进而使红绿灯被检测到。判别出红绿灯的详细颜色。6、显示倒计时6.1 数码管显示倒计时红绿灯的倒计时可以用一个LED显示屏或者数码管显示，数字颜色选用色盲和色弱可以看出的颜色，数码管要显示数字需要和驱动电路相连，此方面用到动态显示驱动。动态显示驱动：数码管动态显示介面是单片机中应

16、用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将全部数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,fgh,dp”的同名端连在一起，此外为每个数码管的公共极CoM增加位元选通掌握电路，位元选通由各自独立的I/O线掌握，当单片机输出字形码时,全部数码管都接收到相同的字形码，但毕竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通CoM端电路的掌握，所以我们只要将需要显示的数码管的选通掌握打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。3. 8JLABCDEFGDP数码管引脚图6.2 语音提示语音功能猎取倒计时系统信息，对所述信号数据进行分析，得到一分析结果；依据所述分析结果调用与所述分析结果相时应的语音数据，当倒计时将要到零时，播报所述语音数据来告知当前的交通指示灯状况，提示驾驶