一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法技术

本发明专利技术公开了一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法


[0001]本专利技术涉及大型车辆上下火车平板的驾驶辅助方法，具体涉及一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法
。

技术介绍

[0002]在实战训练中，各类型的装备车辆往往需要进行长途的机动，到达指定阵地后再实施发射任务
。
但是长途机动考验的不仅仅是装备车辆在火车平板上的稳固性，更考验的是驾驶员在驾驶大型装备车辆上下火车平板时的安全操作
。
根据实地测量发现，火车平板的宽度为
300mm
，普通的装备车辆轮胎宽度为
248mm
，可知装备车辆的轮胎距离火车平板边缘的距离十分狭窄，而且驾驶座位比较高，使得驾驶员的视线受到了极大地限制，使得装备车辆在上下火车平板过程中很容易发生安全事故
。
因此，提高驾驶装备车辆上下火车平板的安全性是长途机动任务中一个亟待解决的问题，开展对该课题的研究具有十分重要的研究意义
。
[0003]本课题中核心技术是测量车身与平板边缘的距离，由此控制车辆在平板上的行驶方向
。
目前，在此类课题中国内外研究机构主要采用技术非常成熟的雷达传感器进行测距，比如倒车雷达等
。
倒车雷达系统通过发射器将电磁信号发射出去，如果遇到障碍物就会将电磁信号反射回来，再通过接收反射的电磁信号来计算出雷达与障碍物之间的距离，从而实现倒车过程中障碍物距离的提醒功能
。
考虑在装备车辆上下火车平板时火车上的平板是由木板或者铁板构成，在其面板上安装障碍物作为反射器反而会对驾驶造成影响，与辅助驾驶员安全驾驶装备车辆上下火车平板的实际目的相违背，所以倒车雷达技术不适用于本课题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了了一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，采用
OpenMV
系统实现算法的集成，通过在平板上粘贴黑色标识带，并对标识物进行识别和测距，设计预警算法对测算出的距离进行安全判别和驾驶决策，从而实现辅助驾驶员安全驾驶装备车辆上下火车平板的功能
。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，包括以下步骤：
[0007]S1.
构建高质量的车载前方视频图像采集系统，获得待识别的图像；
[0008]S2.
对待识别的图像进行灰度化处理；
[0009]S3.
对得到的灰度图像进行去噪和滤波处理；
[0010]S4.
在线标定视频帧中黑色标识带的分割阈值，分割去噪和和滤波处理后图像得到分割后的二值图像；
[0011]S5.
为提高黑色标识带的检测效率，划定黑色标识带检测的感兴趣区域；
[0012]S6.
提取感兴趣区域中的黑色标识带目标块，定位其中心点位置；
[0013]S7.
根据黑色标识带中心点位置与标定的图像中心点位置的偏移量给出车辆行驶决策，旨在引导车辆安全上下平板车；
[0014]S8.
选定不同光照环境，对黑色标识带识别结果和与图像中心点坐标的偏移量进行测试，给出正确的工况建议
。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，步骤
S1
的具体实现方法如下：
[0016]考虑到图像质量和检测系统的稳定性，选用型号为
IMX274
的模块相机作为系统的图像采集模块；采用吸盘固定在左侧车灯下方，摄像头外壳设置为可调整上下俯仰角和左右偏向角，算法测试阶段将摄像头安装在模型车辆车头的左侧车灯下方位置；摄像头的镜头选用可变焦镜头，能够调整拍摄图像的亮度和颜色的饱和度
。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，步骤
S2
的具体实现方法如下：
[0018]获取若干张包含黑色标识带目标的图像，原图像为
RGB
图，由红
R、
绿
G、
蓝
B
三基色组成，目标是识别黑色色块且不需要其他颜色，并且将图像灰度化处理后每个像素点只有8位；采用的是加权平均法，将三个颜色分量通过不同的权值进行加权后再进行平均，即可得到灰度化图像；转换过程表示如下：
[0019]I
＝
(R
×
30+G
×
59+B
×
11+50)/100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，步骤
S3
的具体实现方法如下：
[0021]S301.
将上述
S2
得到的灰度图的直方图采用限制对比度直方图均衡算法进行均衡化；
[0022]S302.
采用中值滤波法进行去噪，将
S301
得到的灰度图所有像素点按矩形形状全搜索方式进行中值滤波，即将各像素点的值由其邻域的像素点通过累加取中值计算得出；经过滤波处理后，将图中的噪声进行抑制且保留有用信息
。
[0023]本专利技术进一步的改进在于，步骤
S4
的具体实现方法如下：
[0024]在
S301
～
S302
的基础上对去噪后的灰度图做二值化处理；首先计算得到每帧图像的分割阈值，采用改进最大类间方法差得到分割阈值；截取大量图像中标识带区域，统计此类区域的其直方图，得到标识带区域的分割范围为
[m1,m2]，其中，
m1
为最小灰度值，
m2
为最大灰度值；将灰度图在设定的灰度值区域采用最大类间方差法进行分割，落于阈值范围内的像素点归类为标识带目标点，置为
255
，落于阈值范围外的像素点为背景，置为0，由此得到以黑色标识带为目标的二值图像
。
[0025]本专利技术进一步的改进在于，步骤
S5
的具体实现方法如下：
[0026]由于摄像头拍摄的画面较大而实际黑色标识带大小有限，因此为了提高检测效率，设定一个检测区且设定感兴趣区域与检测区相同，使黑色标识带在位于检测区内，对标识带进行跟踪；为了使检测区域更加直观突出且便于观察，在每帧图像中画出一个白色矩形将检测区包围，并在白色矩形内正中心画出一个十字使图像中心被标记出来；白色矩形方框内即是用于检测黑色标识带的检测区，白色十字为图像的正中心，即完成了检测区域的设定
。
[0027]本专利技术进一步的改进在于，步骤
S6
的具体实现方法如下：
[0028]S601.
由
S4
～
S5
得到的二值图中，标识带区域经常出现中心处存在小孔的情况，对二值图做孔洞填充的形态学处理，具体为：先提取孔洞当中的一个点，然后不断地用结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.
构建高质量的车载前方视频图像采集系统，获得待识别的图像；
S2.
对待识别的图像进行灰度化处理；
S3.
对得到的灰度图像进行去噪和滤波处理；
S4.
在线标定视频帧中黑色标识带的分割阈值，分割去噪和和滤波处理后图像得到分割后的二值图像；
S5.
为提高黑色标识带的检测效率，划定黑色标识带检测的感兴趣区域；
S6.
提取感兴趣区域中的黑色标识带目标块，定位其中心点位置；
S7.
根据黑色标识带中心点位置与标定的图像中心点位置的偏移量给出车辆行驶决策，旨在引导车辆安全上下平板车；
S8.
选定不同光照环境，对黑色标识带识别结果和与图像中心点坐标的偏移量进行测试，给出正确的工况建议
。2.
根据权利要求1所述的一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，其特征在于，步骤
S1
的具体实现方法如下：考虑到图像质量和检测系统的稳定性，选用型号为
IMX274
的模块相机作为系统的图像采集模块；采用吸盘固定在左侧车灯下方，摄像头外壳设置为可调整上下俯仰角和左右偏向角，算法测试阶段将摄像头安装在模型车辆车头的左侧车灯下方位置；摄像头的镜头选用可变焦镜头，能够调整拍摄图像的亮度和颜色的饱和度
。3.
根据权利要求1所述的一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，其特征在于，步骤
S2
的具体实现方法如下：获取若干张包含黑色标识带目标的图像，原图像为
RGB
图，由红
R、
绿
G、
蓝
B
三基色组成，目标是识别黑色色块且不需要其他颜色，并且将图像灰度化处理后每个像素点只有8位；采用的是加权平均法，将三个颜色分量通过不同的权值进行加权后再进行平均，即可得到灰度化图像；转换过程表示如下：
I
＝
(R
×
30+G
×
59+B
×
11+50)/100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)。4.
根据权利要求1所述的一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，其特征在于，步骤
S3
的具体实现方法如下：
S301.
将上述
S2
得到的灰度图的直方图采用限制对比度直方图均衡算法进行均衡化；
S302.
采用中值滤波法进行去噪，将
S301
得到的灰度图所有像素点按矩形形状全搜索方式进行中值滤波，即将各像素点的值由其邻域的像素点通过累加取中值计算得出；经过滤波处理后，将图中的噪声进行抑制且保留有用信息
。5.
根据权利要求2所述的一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，其特征在于，步骤
S4
的具体实现方法如下：在
S301
～
S302
的基础上对去噪后的灰度图做二值化处理；首先计算得到每帧图像的分割阈值，采用改进最大类间方法差得到分割阈值；截取大量图像中标识带区域，统计此类区域的其直方图，得到标识带区域的分割范围为
[m1,m2]
，其中，
m1
为最小灰度值，
m2
为最大灰度值；将灰度图在设定的灰度值区域采用最大类间方差法进行分割，落于阈值范围内的像素点归类为标识带目标点，置为
255
，落于阈值范围外的像素点为背景，置为0，由此得到以黑色标识带为目标的二值图像
。
6.
根据权利要求1所述的一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，其特征在于，步骤
S5
的具体实现方法如下：由于摄像头拍摄的画面较大而实际黑色标识带大小有限，因此为了提高检测效率，设定一个检测区且设定感兴趣区域与检测区相同，使黑色标识带在位于检测区内，对标识带进行跟踪；为了使检测区域更加直观突出且便于观察，在每帧图像中画出一个白色矩形将检测区包围，并在白色矩形内正中心画出一个十字使图像中心被标记出来；白色矩形方框内即是用于检测黑色标识带的检测区，白色十字为图像的正中心，即完成了检测区域的设定
。7.
根据权利要求1所述的一种基于黑色标识带引导的大型车辆上下平板方法，其特征在于，步骤
S6
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓艳，唐圣金，杨文可，郭文普，于传强，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：