交通信号灯识别方法、车辆控制方法、装置及车辆制造方法及图纸

本公开涉及一种交通信号灯识别方法、车辆控制方法、装置及车辆，所述交通信号灯识别方法包括：实时采集车辆的车前图像；确定车前图像的感兴趣区域；将所述感兴趣区域的图像由RGB空间转换到HSI空间，以得到所述感兴趣区域的HSI分量图；对所述HSI分量图的S分量进行局部动态阈值分割，以分割出交通信号灯区域；利用预设分类器对所述交通信号灯区域进行分类，获取交通信号灯的信息。通过本公开的技术方案，可以解决夜间等复杂光照环境下信号灯识别效果不佳的问题，提高了图像处理算法对光照环境的适应性，提高了信号灯识别的准确性；此外，通过对分割后得到的交通信号灯区域进行分类，可以实现对圆形信号灯、箭头形信号灯等多种类别的信号灯的识别。

Traffic signal lamp identification method, vehicle control method, device and vehicle

The invention relates to a traffic signal recognition method, vehicle control method, device and vehicle, including the traffic signal lamp recognition method of real-time image acquisition: the front of the vehicle; determine the regional front image of the interest; the image region of interest from RGB space to HSI space conversion, using HSI component map the region of interest; the S component of the HSI component map local dynamic threshold segmentation, the segmentation of traffic lights area; use the default classifier to classify the traffic lights, traffic lights to obtain information. Through the technical scheme of the public, can solve complex illumination at night lights recognition effect under the environment of poor, improve the light environment adaptability of image processing algorithms, improves the accuracy of signal recognition; in addition, by classifying the traffic lights area obtained after segmentation, recognition can achieve the signal lamp the circular arrow shaped lights, signal lamp and other categories.

【技术实现步骤摘要】
交通信号灯识别方法、车辆控制方法、装置及车辆
本公开涉及车辆控制
，具体地，涉及一种交通信号灯识别方法、车辆控制方法、装置及车辆。
技术介绍
随车社会经济的高速发展，交通需求日益增加，由人观察道路并驾驶车辆的传统车辆控制方式的局限性日益明显，为了顺应现代信息社会车辆发展的新趋势，车辆的智能驾驶技术应运而生。交通信号灯的识别，在车辆的智能驾驶技术中有着重要的作用。在相关技术的信号灯识别，大多都是针对简单背景或者单一类型的信号灯的识别，即根据采集到的车前图像以及信号灯发光、黑色背板、颜色固定等固有特点，通过颜色或者亮度进行区域分割和匹配来得到交通信号灯的状态信息。但是，这种方式在外接光照环境较暗、信号灯在车前图像中的面积过小、距离过远、成像不全或者信号灯暗淡等复杂条件下容易出现识别错误以及针对箭头形状的信号灯易出现识别困难等问题。
技术实现思路
为了克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种交通信号灯识别方法、车辆控制方法、装置及车辆。第一方面，本公开提供一种交通信号灯识别方法，包括：可选地，实时采集车辆的车前图像；确定所述车前图像的感兴趣区域；将所述感兴趣区域的图像由RGB空间转换到HSI空间，以得到所述感兴趣区域的HSI分量图；对所述HSI分量图的S分量进行局部动态阈值分割，以分割出交通信号灯区域；利用预设分类器对所述交通信号灯区域进行分类，获取交通信号灯的信息。可选地，所述确定所述车前图像的感兴趣区域的步骤包括：获取所述车辆与交通信号灯的距离；根据所述距离、交通信号灯的预设安装高度以及所述车辆的图像采集装置的参数，确定所述车前图像的感兴趣区域。可选地，所述将所述感兴趣区域的图像由RGB空间转换到HSI空间，以得到所述感兴趣区域的HSI分量图的步骤包括：采用以下公式将所述感兴趣区域的图像进行转换：I＝maxR，G和B分别为感兴趣区域的像素点的R分量、G分量和B分量，max为R、G和B中的最大值，min为R、G和B中的最小值。可选地，所述对所述HSI分量图的S分量进行局部动态阈值分割，以分割出交通信号灯区域的步骤包括：从所述HSI分量图中筛选出S分量水平梯度超过预设梯度阈值的像素点作为候选点；以所述候选点为搜索源点建立掩膜窗口；当所述掩膜窗口的S分量的方差超过预设方差阈值时，对所述掩膜窗口进行动态阈值分割，生成二值图像；对所述二值图像中的连通区域进行形状约束，提取出候选信号灯区域；对所述候选信号灯区域进行黑色背板约束，提取出交通信号灯区域。可选地，所述对所述HSI分量图的S分量进行局部动态阈值分割，以分割出交通信号灯区域的步骤还包括：获取所述交通信号灯区域的尺寸；根据所述交通信号灯区域的尺寸，对所述掩膜窗口的尺寸进行更新。可选地，所述对所述二值图像中的连通区域进行形状约束，提取出候选信号灯区域的步骤包括：按照预设增长规则对所述二值图像中的连通区域进行区域增长；从区域增长后的连通区域中提取出最小外接矩形框的纵横比小于预设纵横比阈值且最小外接矩形框的尺寸满足预设尺寸范围的连通区域，作为候选连通区域；利用所述Hu不变矩提取所述候选连通区域的特征值；获取所述候选连通区域的特征值与信号灯模板的特征值的马氏距离；从所述候选连通区域中提取出所述马氏距离满足预设阈值范围的连通区域，作为所述候选信号灯区域。可选地，所述对所述候选信号灯区域进行黑色背板约束，提取出交通信号灯区域的步骤包括：按照预设延伸规则，对所述候选信号灯区域进行延伸；获取延伸后的候选信号灯区域内的I分量投影；将所述I分量投影满足预设约束条件的候选信号灯区域作为交通信号灯区域。可选地，所述信息包括颜色状态和类别；所述利用预设分类器对所述交通信号灯区域进行分类，获取交通信号灯的信息的步骤包括：提取所述交通信号灯区域的颜色直方图特征和方向梯度直方图特征；采用第一预设分类器对所述颜色直方图特征进行分类，获取交通信号灯的颜色状态；采用第二预设分类器对所述方向梯度直方图特征进行分类，获取交通信号灯的类别。第二方面，本公开提供一种车辆控制方法，包括：根据上述方法获取交通信号灯的信息；根据获取到的所述车辆的车道线识别结果，确定所述车辆的行驶车道和行驶方向；根据所述行驶车道、所述行驶方向以及所述交通信号灯的信息，确定所述车辆对应的目标交通信号灯信息；根据所述目标交通信号灯信息，对所述车辆进行行车控制。第三方面，本公开提供一种交通信号灯识别装置，包括：图像采集模块，用于实时采集车辆的车前图像；感兴趣区域确定模块，用于确定所述车前图像的感兴趣区域；图像转换模块，用于将所述感兴趣区域的图像由RGB空间转换到HSI空间，以得到所述感兴趣区域的HSI分量图；图像分割模块，用于对所述HSI分量图的S分量进行局部动态阈值分割，以分割出交通信号灯区域；分类模块，用于利用预设分类器对所述交通信号灯区域进行分类，获取交通信号灯的信息。可选地，所述感兴趣区域确定模块包括：距离获取子模块，用于获取所述车辆与交通信号灯的距离；感兴趣区域确定子模块，用于根据所述距离、交通信号灯的预设安装高度以及所述车辆的图像采集装置的参数，确定所述车前图像的感兴趣区域。可选地，所述图像转换模块包括：图像转换子模块，用于采用以下公式将所述感兴趣区域的图像进行转换：I＝maxR，G和B分别为感兴趣区域的像素点的R分量、G分量和B分量，max为R、G和B中的最大值，min为R、G和B中的最小值。可选地，所述图像分割模块包括：候选点筛选子模块，用于从所述HSI分量图中筛选出S分量水平梯度超过预设梯度阈值的像素点作为候选点；掩膜窗口建立子模块，用于以所述候选点为搜索源点建立掩膜窗口；分割子模块，用于当所述掩膜窗口的S分量的方差超过预设方差阈值时，对所述掩膜窗口进行动态阈值分割，生成二值图像；形状约束子模块，用于对所述二值图像中的连通区域进行形状约束，提取出候选信号灯区域；黑色背板约束子模块，用于对所述候选信号灯区域进行黑色背板约束，提取出交通信号灯区域。可选地，所述分割模块还包括：尺寸获取子模块，用于获取所述交通信号灯的尺寸；掩膜窗口更新子模块，用于根据所述交通信号灯区域的尺寸，对所述掩膜窗口的尺寸进行更新。可选地，所述形状约束子模块包括：区域增长子模块，用于按照预设增长规则对所述二值图像中的连通区域进行区域增长；候选连通区域提取子模块，用于从区域增长后的连通区域中提取出最小外接矩形框的纵横比小于预设纵横比阈值且最小外接矩形框的尺寸满足预设尺寸范围的连通区域，作为候选连通区域；Hu不变矩特征值提取子模块，用于利用所述Hu不变矩提取所述候选连通区域的特征值；马氏距离获取子模块，用于获取所述候选连通区域的特征值与信号灯模板的特征值的马氏距离；候选信号灯区域提取子模块，用于从所述候选连通区域中提取出所述马氏距离满足预设阈值范围的连通区域，作为所述候选信号灯区域。可选地，所述黑色背板约束子模块包括：区域延伸子模块，用于按照预设延伸规则，对所述候选信号灯区域进行延伸；投影获取子模块，用于获取延伸后的候选信号灯区域内的I分量投影；候选信号灯区域提取子模块，用于将所述I分量投影满足预设约束条件的候选信号灯区域作为交通信号灯区域。可选地，所述信息包括颜色状态和类别；所述分类模块包括：特征提取子模块，用于提取所述交通信号灯区域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交通信号灯识别方法，其特征在于，包括：实时采集车辆的车前图像；确定所述车前图像的感兴趣区域；将所述感兴趣区域的图像由RGB空间转换到HSI空间，以得到所述感兴趣区域的HSI分量图；对所述HSI分量图的S分量进行局部动态阈值分割，以分割出交通信号灯区域；利用预设分类器对所述交通信号灯区域进行分类，获取交通信号灯的信息。

【技术特征摘要】
1.一种交通信号灯识别方法，其特征在于，包括：实时采集车辆的车前图像；确定所述车前图像的感兴趣区域；将所述感兴趣区域的图像由RGB空间转换到HSI空间，以得到所述感兴趣区域的HSI分量图；对所述HSI分量图的S分量进行局部动态阈值分割，以分割出交通信号灯区域；利用预设分类器对所述交通信号灯区域进行分类，获取交通信号灯的信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述车前图像的感兴趣区域的步骤包括：获取所述车辆与交通信号灯的距离；根据所述距离、交通信号灯的预设安装高度以及所述车辆的图像采集装置的参数，确定所述车前图像的感兴趣区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述感兴趣区域的图像由RGB空间转换到HSI空间，以得到所述感兴趣区域的HSI分量图的步骤包括：采用以下公式将所述感兴趣区域的图像进行转换：I＝maxR，G和B分别为感兴趣区域的像素点的R分量、G分量和B分量，max为R、G和B中的最大值，min为R、G和B中的最小值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述HSI分量图的S分量进行局部动态阈值分割，以分割出交通信号灯区域的步骤包括：从所述HSI分量图中筛选出S分量水平梯度超过预设梯度阈值的像素点作为候选点；以所述候选点为搜索源点建立掩膜窗口；当所述掩膜窗口的S分量的方差超过预设方差阈值时，对所述掩膜窗口进行动态阈值分割，生成二值图像；对所述二值图像中的连通区域进行形状约束，提取出候选信号灯区域；对所述候选信号灯区域进行黑色背板约束，提取出交通信号灯区域。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述HSI分量图的S分量进行局部动态阈值分割，以分割出交通信号灯区域的步骤还包括：获取所述交通信号灯区域的尺寸；根据所述交通信号灯区域的尺寸，对所述掩膜窗口的尺寸进行更新。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述二值图像中的连通区域进行形状约束，提取出候选信号灯区域的步骤包括：按照预设增长规则对所述二值图像中的连通区域进行区域增长；从区域增长后的连通区域中提取出最小外接矩形框的纵横比小于预设纵横比阈值且最小外接矩形框的尺寸满足预设尺寸范围的连通区域，作为候选连通区域；利用所述Hu不变矩提取所述候选连通区域的特征值；获取所述候选连通区域的特征值与信号灯模板的特征值的马氏距离；从所述候选连通区域中提取出所述马氏距离满足预设阈值范围的连通区域，作为所述候选信号灯区域。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述候选信号灯区域进行黑色背板约束，提取出交通信号灯区域的步骤包括：按照预设延伸规则，对所述候选信号灯区域进行延伸；获取延伸后的候选信号灯区域内的I分量投影；将所述I分量投影满足预设约束条件的候选信号灯区域作为交通信号灯区域。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息包括颜色状态和类别；所述利用预设分类器对所述交通信号灯区域进行分类，获取交通信号灯的信息的步骤包括：提取所述交通信号灯区域的颜色直方图特征和方向梯度直方图特征；采用第一预设分类器对所述颜色直方图特征进行分类，获取交通信号灯的颜色状态；采用第二预设分类器对所述方向梯度直方图特征进行分类，获取交通信号灯的类别。9.一种车辆控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据权利要求1-8任一项所述的方法获取交通信号灯的信息；根据获取到的所述车辆的车道线识别结果，确定所述车辆的行驶车道和行驶方向；根据所述行驶车道、所述行驶方向以及所述交通信号灯的信息，确定所述车辆对应的目标交通信号灯信息；根据所述目标交通信号灯信息，对所述车辆进行行车控制。10.一种交通信号灯识别装置，其特征在于，包括：图像采集模块，用于实时采集车辆的车前图像；感兴趣区域确定模块，用于确定所述车前图像的感兴趣区域；图像转换模块，用于将所述感兴趣区域的图像由RGB空间转换到H...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭海娟，张建国，张绍勇，
申请(专利权)人：北京汽车集团有限公司，北京汽车研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11