CN101408977A - 一种分割候选障碍物区域的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分割候选障碍物区域的方法及装置，所述方法包括：将原始图像分割成若干个矩形块，对每个矩形块进行垂直边缘检测，生成边缘图像；将所述边缘图像分成若干n×m小块，在每个n×m小块内做直方图投影，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块；根据所述候选障碍物块以及块的连通性原则分割候选障碍物区域。本发明对障碍物的类型没有限制，可以实现对任意类型障碍物的分割，而且，由于本发明是对单帧图像的分割，即本发明可以对任何一幅图像进行处理分割出该幅图像的候选障碍物区域，因而不需要多帧图像作为输入，可见，应用本发明，不但可以使分割的实现过程简单、方便，而且适用范围非常广泛。

Description

一种分割候选障碍物区域的方法及装置

技术领域

本发明涉及障碍物识别技术领域，特别涉及一种分割候选障碍物区域的方法及装置。

背景技术

障碍物通常是指高于地面的立体物，其具有垂直特征。

目前，基于单目视觉的障碍物分割算法主要有基于特征、基于运动两种方法。基于特征的障碍物分割方法通常利用障碍物的特征进行分割，需预先知道所要分割障碍物的特征，因此仅适用于特定类型障碍物分割，如利用车底阴影、车灯等特征生成障碍物候选区域，从而最终分割出车辆；利用对称性和颜色特征生成障碍物候选区域，从而分割行人。基于运动的方法则需要多帧图像作为输入才能生成障碍物候选区域，从而实现分割障碍物。

可见，无论那种分割方法都需要先分割出候选障碍物区域，再根据所分割出的候选障碍物区域进行障碍物分割。而现有的候选障碍物区域的生成要么需要预先知道障碍物的形状、颜色特征等所要分割障碍物的特征，要么需要基于多帧图像才能确定候选障碍物区域，应用十分不便，实现过程复杂，每种方法适用的范围有限。

发明内容

本发明实施例提供一种分割候选障碍物区域的方法及装置，以使分割的实现过程简单，适用范围广。

本发明实施例提供的一种分割候选障碍物区域的方法，包括：

对原始图像进行垂直边缘检测，生成原始图像的边缘图像；

将所述边缘图像分成若干n×m小块，其中n，m均为自然数，n表示行数，m表示列数，在每个n×m小块内做直方图投影，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块；

根据所述候选障碍物块以及块的连通性原则分割候选障碍物区域。

其中，所述对原始图像进行垂直边缘检测包括：将原始图像分割成若干个矩形块，对每个矩形块进行垂直边缘检测。

其中，所述在每个n×m小块内做直方图投影，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块的步骤包括：

在每个n ×m小块内做直方图投影，获得该小块内每列的直方图投影值；

查询每个n×m小块内直方图投影值的最大值，依次判断所述每个n×m小块的直方图投影最大值是否大于预先设定的第一阈值，若是，则确定当前n×m小块是候选障碍物的块。

其中，所述在每个n×m小块内做直方图投影，获得该小块内每列的直方图投影值的步骤包括：

令P_i表示第i列的边缘点个数，且1≤i≤m，S_i表示第i列的直方图投影值，它等于包含第i列在内的相邻几列的边缘点个数和，即

$S_i=\underset{j=i-k}{\overset{j=i+k}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j,$ 其中，当i-k＜1或i+k＞m时，P_j＝0，k为非负整数。

其中，所述若干n×m小块中的m等于或不等于n。

其中，所述连通性原则为8连通原则或4连通原则。

本发明实施例还提供了一种分割候选障碍物区域的装置，包括：

边缘图像生成单元，用于对原始图像进行垂直边缘检测，生成原始图像的边缘图像；

候选障碍物块确定单元，用于将所述边缘图像分成若干n×m小块，其中n，m均为自然数，n表示行数，m表示列数，在每个n×m小块内做直方图投影，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块；

候选障碍物区域生成单元，用于根据所述候选障碍物块以及块的连通性原则分割候选障碍物区域。

其中，所述边缘图像生成单元包括：

分块单元，用于将原始图像分割成若干个矩形块；

垂直边缘检测单元，用于对所述每个矩形块进行垂直边缘检测，生成原始图像的边缘图像。

其中，所述候选障碍物块确定单元包括：

直方图投影值计算单元，用于在每个n×m小块内做直方图投影，获得该小块内每列的直方图投影值；

直方图投影值最大值查询单元，用于查询每个n×m小块内直方图投影值的最大值；

候选障碍物块判断单元，用于依次判断所述每个n×m小块的直方图投影最大值大于预先设定的第一阈值时，确定当前n×m小块是候选障碍物的块。

其中，所述连通性原则为8连通原则或4连通原则。

应用本发明实施例提供的分割候选障碍物区域的方法及装置，对障碍物的类型没有限制，可以实现对任意类型障碍物的分割，而且，由于本发明所述方法和装置是对单帧图像的分割，因而不需要多帧图像作为输入，可见，应用本发明所提供的方法和装置，不但可以使分割的实现过程简单、方便，而且适用范围非常广泛。

本发明在对原始图像进行垂直边缘检测时，将原始图像分割为若干矩形块，这样做的好处是可以克服光照和对比度的影响。如果对原始图像不进行分割处理，整个原始图像用一个边缘阈值，当光照不均匀或障碍物与背景对比度低时，会产生边缘提取不完整的情况。通过对原始图像分块，可以在每个图像块内分别采用一个阈值，能够使提取的边缘更加完整，降低了光照和对比度的影响，使得低对比度的障碍物也能够被检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的分割候选障碍物区域的方法流程图；

图2是根据本发明实施例的一个块的8邻域块的位置示意图；

图3是根据本发明实施例的分割候选障碍物区域的装置结构图；

图4a是根据本发明一实施例的原始图像；

图4b是对图4a所示图像做边缘检测后所获得的边缘图像；

图4c是根据图4b所述边缘图像获得的候选障碍物区域。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种分割候选障碍物区域的方法，包括：对原始图像进行垂直边缘检测，生成原始图像的边缘图像；将所述边缘图像分成若干n×m小块，其中n，m均为自然数，n表示行数，m表示列数，在每个n×m小块内做直方图投影，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块；根据所述候选障碍物块以及块的连通性原则分割候选障碍物区域。本发明实施例对障碍物的类型没有限制，可以实现对任意类型障碍物的分割，而且，由于本发明实施例是对单帧图像的分割，即本发明实施例可以对任何一幅图像进行处理分割出该幅图像的候选障碍物区域，因而不需要多帧图像作为输入，可见，应用本发明，不但可以使分割的实现过程简单、方便，而且适用范围非常广泛。

参见图1，其是根据本发明实施例的分割候选障碍物区域的方法流程图。具体包括：

步骤1，将原始图像分割成若干个矩形块，对每个矩形块进行垂直边缘检测，生成边缘图像。该矩形块的大小可以为N×M，其中N、M均为自然数，且所述N可以等于M，也可以不等于M。

具体的，可以采用自适应索贝尔(sobel)算子分别对每个矩形块的图像做垂直边缘检测，从而生成边缘图像。

本实施例在对原始图像进行垂直边缘检测时，将原始图像分割为若干矩形块，这样做的好处是可以克服光照和对比度的影响。如果对原始图像不进行分割处理，整个原始图像用一个边缘阈值也可以，但当光照不均匀或障碍物与背景对比度低时，会产生边缘提取不完整的情况。通过对原始图像分块，可以在每个图像块内分别采用一个阈值，能够使提取的边缘更加完整，降低了光照和对比度的影响，使得低对比度的障碍物也能够进行检测。

步骤2，将所述边缘图像分成若干n×m小块，其中n，m均为自然数，n表示行数，m表示列数，在每个n×m小块内做直方图投影，获得该小块内每列的直方图投影值。其中，若干n×m小块中的m可以等于或不等于n。

例如，可以将每相邻2k+1列的边缘点个数求和作为第i列对应的直方图投影值，其中i为整数，1≤i≤m，在一个较佳的实施例中，k可以等于1，n可以等于m，m可以等于15。具体处理方法如下：

令P_i表示第i列的边缘点个数，且1≤i≤m，S_i表示第i列的直方图投影值，它等于包含第i列在内的相邻几列的边缘点个数和，即

$S_i=\underset{j=i-k}{\overset{j=i+k}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j---\left(1\right)$

其中，当i-k＜1或i+k＞m时，P_j＝0，k为非负整数。

步骤3，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块。

具体的，查询每个n×m小块内直方图投影值的最大值，依次判断所述每个n×m小块的直方图投影最大值是否大于预先设定的第一阈值，若是，则确定当前n×m小块是候选障碍物的块。

步骤4，根据所述候选障碍物块以及块的连通性原则分割候选障碍物区域。该连通性原则可以是8连通原则，也可以是4连通原则，或是其他的连通原则。下面以8连通原则为例进行说明，4连通原则类似，不再做说明。

如果某个n×m小块被认为是候选障碍物块，且该块的8邻域相邻的某块或某几块同样为候选障碍物块，则该块与8邻域相邻的某块或某几块共同构成一个候选的障碍物区域。其中8邻域为与该块相邻的周围8个块，如图2所示，8个白色块为黑色块的8邻域。

至此，生成了候选障碍物区域。

应用本发明实施例提供的分割候选障碍物区域的方法，对障碍物的类型没有限制，可以实现对任意类型障碍物的分割，而且，由于本发明所述方法是对单帧图像的分割，因而不需要多帧图像作为输入，综上，应用本发明所提供的方法，不但可以使分割的实现过程简单、方便，而且适用范围非常广泛。

本发明实施例还提供了一种分割候选障碍物区域的装置，参见图3，包括：边缘图像生成单元301、候选障碍物块确定单元302和候选障碍物区域生成单元303，其中，

边缘图像生成单元301用于对原始图像进行垂直边缘检测，生成原始图像的边缘图像；其中，可以首先将原始图像分割成若干个矩形块，该矩形块的大小可以为N×M，其中N、M均为自然数，且所述N可以等于M，也可以不等于M；然后对每个矩形块生成边缘图像，这样做的好处是可以克服光照和对比度的影响。当然，如果不对原始图像进行分割，整个原始图像用一个边缘阈值也可以，但当光照不均匀或障碍物与背景对比度低时，会产生边缘提取不完整的情况。也就是说，边缘图像生成单元301可以包括分块单元和垂直边缘检测单元(图未示)，其中，分块单元用于将原始图像分割成若干个矩形块；垂直边缘检测单元用于对所述每个矩形块进行垂直边缘检测，生成原始图像的边缘图像。

候选障碍物块确定单元302用于将所述边缘图像分成若干n×m小块，其中n，m均为自然数，n表示行数，m表示列数，在每个n×m小块内做直方图投影，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块。其中，若干n×m小块中的m可以等于或不等于n。

候选障碍物区域生成单元303用于根据所述候选障碍物块以及块的连通性原则分割候选障碍物区域。该连通性原则可以是8连通原则，也可以是4连通原则，或是其他的连通原则。

上述候选障碍物块确定单元302可以包括：直方图投影值计算单元、直方图投影值最大值查询单元和候选障碍物块判断单元(图未示)，其中，

直方图投影值计算单元，用于在每个n×m小块内做直方图投影，获得该小块内每列的直方图投影值；具体方法参见前面方法中的描述，此处不再赘述。

直方图投影值最大值查询单元，用于查询每个n×m小块内直方图投影值的最大值。

候选障碍物块判断单元，用于依次判断出每个n×m小块的直方图投影最大值大于预先设定的第一阈值时，确定当前n×m小块是候选障碍物的块。

应用本发明实施例提供的分割候选障碍物区域的装置，对障碍物的类型没有限制，可以实现对任意类型障碍物的分割，而且，由于本发明所述装置是对单帧图像的分割，因而不需要多帧图像作为输入，综上，应用本发明所提供的装置，不但可以使分割的实现过程简单、方便，而且适用范围非常广泛。

参见图4a～4c，其是应用本发明的一具体实施例。

图4a是一具体实施例的原始图像；针对该图像，可以理解，候选障碍物区域是图像中的人以及该图像中远方的树木及建筑物等。

根据本发明，所采取的分割步骤如下：

首先，将原始图像分割成若干个矩形块，对每个矩形块进行垂直边缘检测，以生成边缘图像，图4b即做垂直边缘检测后生成的边缘图像。

之后，将所述边缘图像分成若干n×m小块，其中n，m均为自然数，n表示行数，m表示列数，在每个n×m小块内做直方图投影，获得该小块内每列的直方图投影值；具体计算时可以将每相邻2k+1列的边缘点个数求和作为第i列对应的直方图投影值，其中i为整数，1≤i≤m，在一个较佳的实施例中，k可以等于1，n可以等于m，m可以等于15。具体处理方法如下：

令P_i表示第i列的边缘点个数，且1≤i≤m，S_i表示第i列的直方图投影值，它等于包含第i列在内的相邻几列的边缘点个数和，即

$S_i=\underset{j=i-k}{\overset{j=i+k}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j---\left(1\right)$

其中，当i-k＜1或i+k＞m时，P_j＝0，k为非负整数。

接着，查询每个n×m小块内直方图投影值的最大值，依次判断所述每个n×m小块的直方图投影最大值是否大于预先设定的第一阈值，若是，则确定当前n×m小块是候选障碍物的块；

最后，根据所述候选障碍物块以及块的连通性原则分割出候选障碍物区域。图4c中的小方格即为应用本发明方法所获得的候选障碍物区域。

应用本发明，对障碍物的类型没有限制，可以实现对任意类型障碍物的分割，而且，由于本发明是对单帧图像的分割，因而不需要多帧图像作为输入，综上，应用本发明不但可以使分割的实现过程简单、方便，而且适用范围非常广泛。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1、一种分割候选障碍物区域的方法，其特征在于，包括：

对原始图像进行垂直边缘检测，生成原始图像的边缘图像；

将所述边缘图像分成若干n×m小块，其中n，m均为自然数，n表示行数，m表示列数，在每个n×m小块内做直方图投影，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块；

根据所述候选障碍物块以及块的连通性原则分割候选障碍物区域。

2、如权利要求1所述分割候选障碍物区域的方法，其特征在于，所述对原始图像进行垂直边缘检测包括：

将原始图像分割成若干个矩形块，对每个矩形块进行垂直边缘检测。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在每个n×m小块内做直方图投影，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块的步骤包括：

在每个n × m小块内做直方图投影，获得该小块内每列的直方图投影值；

查询每个n×m小块内直方图投影值的最大值，依次判断所述每个n×m小块的直方图投影最大值是否大于预先设定的第一阈值，若是，则确定当前n×m小块是候选障碍物的块。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在每个n×m小块内做直方图投影，获得该小块内每列的直方图投影值的步骤包括：

令P_i表示第i列的边缘点个数，且1≤i≤m，S_i表示第i列的直方图投影值，它等于包含第i列在内的相邻几列的边缘点个数和，即

$S_i=\underset{j=i-k}{\overset{j=i+k}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j,$ 其中，当i-k＜1或i+k＞m时，P_j＝0，k为非负整数。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若干n×m小块中的m等于或不等于n。

6、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述连通性原则为8连通原则或4连通原则。

7、一种分割候选障碍物区域的装置，其特征在于，包括：

边缘图像生成单元，用于对原始图像进行垂直边缘检测，生成原始图像的边缘图像；

候选障碍物块确定单元，用于将所述边缘图像分成若干n×m小块，其中n，m均为自然数，n表示行数，m表示列数，在每个n × m小块内做直方图投影，根据所述直方图投影确定所述若干n×m小块中是候选障碍物的块；

候选障碍物区域生成单元，用于根据所述候选障碍物块以及块的连通性原则分割候选障碍物区域。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述边缘图像生成单元包括：

分块单元，用于将原始图像分割成若干个矩形块；

垂直边缘检测单元，用于对所述每个矩形块进行垂直边缘检测，生成原始图像的边缘图像。

9、根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述候选障碍物块确定单元包括：

直方图投影值计算单元，用于在每个n×m小块内做直方图投影，获得该小块内每列的直方图投影值；

直方图投影值最大值查询单元，用于查询每个n×m小块内直方图投影值的最大值；

候选障碍物块判断单元，用于依次判断所述每个n×m小块的直方图投影最大值大于预先设定的第一阈值时，确定当前n×m小块是候选障碍物的块。

10、根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述连通性原则为8连通原则或4连通原则。

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