[发明专利]一种RGB颜色变换的交通路口信号灯状态识别方法

说明书

技术领域

   本发明设计交通领域，特别是涉及一种基于视频图像处理的交通路口信号灯状态判定方法，用于判断路口信号灯实时状态。

背景技术

   为了有效监控驾驶员是否遵守交通规则，在现有的交通监控系统中如闯红灯自动监测系统，常常需要用到红灯信号。目前的做法是从信号机里把相应灯组的红灯信号引出来，经过相应的红灯信号转发器后，再送到路口闯红灯自动监测系统中，检测到当前信号为红灯时，才判断车辆闯红灯状态。这种做法有三个不足：第一，工程实施麻烦，成本提高，且有些信号机红灯信号为220V电压，不安全；第二，这种结构依赖红灯信号转发器，多路红灯信号可能带来故障等，导致闯红灯系统缺乏关键出发条件，第三，信号机故障可能带来误拍和漏拍。

   目前也有些系统使用视频图像处理的方法检测交通路口信号灯状态，通过检测信号灯图像红、黄、绿的颜色信息，判断信号灯状态。为了达到更稳定的识别效果，通常会把图像转换为HSV等颜色空间，对其中的颜色分量做分析。或者对信号灯区域的图像设定红、黄、绿等颜色中心，用图像分割的方法得到信号灯状态判断。这种做法常常容易受到户外天气状况影响，户外各种多变的天气状态导致以颜色分割为主的方法稳定性不强，天气影响常常导致分割失败，同时车辆的运动和震动也会使得图像模糊。

   采用视频图像处理的方法来判断信号机当前的状态，难度在于：视频录像设备工作于室外，将会遭遇各种各样的情况，如光照强弱变化、昼夜轮换、雨、雪等，这些都将对视频图像产生较大影响。这就要求相应的交通信号灯状态判别模型能够自适应，具有足够的鲁棒性，在各种环境中都能正常工作。

   另外，目前的趋势是在网络摄像机中实现各种路口车辆状态的监测功能，如闯红灯检测一体机，信号灯识别判断只是功能的一小部分，这就要求信号灯识别算法要简单且高效，不能占用太多的资源。

发明内容

   为解决上述技术问题，本发明一种RGB颜色变换的交通路口信号灯状态识别方法是采用如下技术方案实现的。

  首先，在采集的视频图像上手动设置信号灯灯组位置，一个灯组包括红、黄、绿三个信号灯，通常排列为从上往下或从左往右，分割出信号灯所在区域并制作成掩模，每采集一帧图像，分割出掩模区域图像，后续以一个灯组为处理单位进行说明，多个灯组采用相同的方法处理。

    其次，对分割的掩模区域图像做3×3的高斯模板平滑处理，去除噪声影响后分析掩模中的信号灯图像。

   再次，设计一种颜色变换方法将彩色图像灰度化，加快处理速度的同时，利用红黄绿三种信号灯颜色特征，达到稳定的分割效果；即是提取信号灯图像中每个像素点的三个分量rgb值，对于红色或者黄色信号灯区域采取min(r-g,r-b)运算，对于绿色信号灯区域则采取min(g-r,g-b)运算，达到把彩色图像灰度化的效果。

  再次，对得到的灰度图像进行分割，得到可能为亮灯的前景像素点；对单通道的红色信号灯图像，把图像中大于阈值1的像素点为红灯亮灯像素点；对单通道的黄色信号灯图像，把图像中大于阈值1的像素点为黄灯亮灯像素点；对单通道的绿色信号灯图像，把图像中大于阈值1的像素点为绿灯亮灯像素点。

  最后，累计三个信号灯区域1秒25帧图像中分割的像素点个数之和，以三者中最大值的作为该灯亮起的判断。

   图1所示为本发明实施例程的流程图。

具体实施方式

   为了更了解本发明的技术内容，特举较佳实施例，并配合所附图式说明如下。

   参考图1，图1所示为本发明一较佳实施例的流程图。从图1中我们可以看出本发明的一种RGB颜色变换的交通路口信号灯状态识别方法包括下列步骤。

   步骤100：在采集的视频图像上手动设置信号灯灯组位置，一个灯组包括红、黄、绿三个信号灯，通常排列为从上往下或从左往右，分割出信号灯所在区域并制作成掩模，每采集一帧图像，分割出掩模区域图像，后续以一个灯组为处理单位进行说明，多个灯组采用相同的方法处理；通常的图像传输过程会带来各种噪声影响，对掩模区域图像做高斯平滑处理，去除噪声影响。高斯滤波器是根据高斯函数的形状来选择权值的线性平滑滤波器。高斯平滑滤波器对去除服从正态分布的噪声是很有效果的。对图像来说，常用二维零均值离散高斯函数作平滑滤波器，对分割的掩模区域图像做3×3的高斯模板平滑处理，去除噪声影响后分析掩模中的信号灯图像。