CN102637254A - 一种回归反射目标的检测系统 - Google Patents

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杨星
凌永顺
郝晓莉
杨华
李爽
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Abstract

本发明公开了一种回归反射目标的检测系统，包括激光主动成像模块和图像处理模块。激光主动成像模块利用目标的回归反射特性实现图像中目标区域的高亮显示，背景的低亮显示；图像处理模块首先对图像进行阈值分割，然后利用目标的形状特征、几何特征实现目标检测和提取。与现有目标检测与提取方法相比，本发明获取的目标图像质量高，背景噪声少，对自然光照变化不敏感，很大程度上克服了图像源的质量对检测和提取过程，乃至识别效果的瓶颈作用，有利于提高目标检测和识别的实时性和成功率。

Description

一种回归反射目标的检测系统
技术领域
本发明涉及智能交通领域，具体为一种回归反射目标的检测系统。
背景技术
机器视觉就是用机器替代人眼来完成观测和判断，常用于大批量生产过程中的产品检测，不适合人的危险环境和人眼视觉难以满足的场合。机器视觉可以大大提高检测精度和速度，从而提高生产效率，并且可以避免人眼视觉检测所带来的偏差和误差。鉴于在目标检测方面的这些优势，机器视觉在当今信息领域最大的系统工程之一——智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）中也得到了广泛的应用。例如，作为车辆自动化管理核心的车牌识别技术、与智能汽车、无人驾驶系统以及辅助驾驶系统密切相关的交通标志和道路文本识别技术等，均是机器视觉在ITS中典型应用。
自然光照条件下，车牌、交通标志以及道路文本的颜色比较鲜明、纹理比较清晰。尽管存在需要补光的情况（如夜晚或低照度条件），上述识别技术几乎都是基于被动成像条件，必须应对复杂背景、光照变化、污染等不利因素。虽然采用了先进的图像处理和模式识别手段，图像源的质量仍然是这些技术的瓶颈。因此，探索具有高质量输入源的目标检测和提取方法，实际意义显著。车牌、交通标志以及道路文本等人工目标具有区别于背景的回归反射特性，为这一目标的实现提供了契机。回归反射特性可表述为：反射光线沿光源的方向传播，且保持在一个较小的立体角内。同时，由于在警示作用方面的优势，回归反射材料具有从交通领域扩展到其它领域的潜力。而且，利用针对性的探测方法，回归反射材料还可以应用于一些辅助控制的场合。
发明内容
本发明目的是提供一种回归反射目标的检测系统，以提高对回归反射目标的检测率以及识别率。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种回归反射目标的检测系统，所述回归反射目标是指制备材料全部采用或者部分采用回归反射材料制成的目标，其特征在于：包括激光主动成像模块和图像处理模块，其中激光主动成像模块包括与图像处理模块连接的摄像机、配置在摄像机上的激光主动光源，所述摄像机的响应光谱能有效地覆盖激光主动光源的光谱，摄像机中还内置有与激光主动光源光谱匹配的带通滤光片，所述激光主动光源的光斑完全覆盖摄像机的视场，激光主动光源的光谱能被待检测的回归反射目标的反射光谱有效覆盖；摄像机周期性对待检测的回归反射目标进行图像采集，并将采集到的图像传送至图像处理模块，图像处理模块首先对输入的图像进行阈值分割，然后利用待检测回归反射目标的形状特征、几何特征实现目标提取。
所述的一种回归反射目标的检测系统，其特征在于：所述激光主动光源为持续激光器，或者是脉冲激光器；当激光主动光源为脉冲激光器时，摄像机的采集与脉冲激光器的脉冲输出同步，图像采集的曝光时间起始于脉冲前沿，终止于脉冲后沿，摄像机图像采集的周期即为脉冲激光器的脉冲输出周期；当激光主动光源为持续激光器时，摄像机图像采集的周期可以任意选取。
本发明获取的目标图像质量高，背景噪声少，对自然光照变化不敏感，很大程度上克服了图像源的质量对检测和提取过程，乃至识别效果的瓶颈作用，有利于提高目标检测与识别的实时性和成功率。
附图说明
图1为激光主动成像模块结构示意图。
图2为激光主动成像模块工作能力与时间关系图，其中：
图2a为采用持续激光器时关系图，图2b为采用脉冲激光器时关系图。
图3为回归反射膜原理示意图。
图4为具体实施例图，其中：
图4a为普通的可见光交通标志图像，图4b为脉冲激光主动成像模块输出的交通标志图像，图4c为阈值分割结果，图4d为目标提取结果。
具体实施方式
如图1-图3所示。将本发明应用于交通标志的检测和提取，形成一种回归反射目标的检测系统：
1、工作原理：交通标志具有区别于道路背景的回归反射特性；利用可以克服外界光照影响的激光主动成像实现了图像中交通标志的高亮显示，道路背景的低亮显示；采用激光主动成像模块及配套的图像处理模块实现了交通标志的检测和提取。
2、提出了一种交通标志的检测与提取方法，激光主动成像模块周期性地采集交通标志图像，并将图像传输到计算机或信号处理电路进行处理。
（1） 该方法主要涉及摄像机、激光主动光源、带通滤光片、计算机或信号处理电路等。
（2）激光主动光源采用红光波段的脉冲激光器，摄像机的采集与激光器的脉冲输出同步，图像采集的曝光时间起始于脉冲前沿，终止于脉冲后沿，摄像机的图像采集周期即为激光器的脉冲输出周期。
（3）摄像机的响应光谱有效地覆盖激光主动光源的光谱，内置有与激光光谱匹配的带通滤光片；激光主动光源的光斑完全覆盖摄像机的视场，且摄像机具有自适应增益控制功能。
（4）计算机或信号处理电路首先对输入图像进行阈值分割，然后利用回归反射目标的形状特征、几何特征实现目标提取。
如图4所示，一种黄色底采用了回归反射材料的交通标志。本发明所述方法对该交通标志进行检测和提取，主要包括以下步骤：
（1）利用红光波段的脉冲激光主动成像模块采集交通标志图像，如图4(b)所示，其中目标区域显著，几乎无背景噪声； 
（2）将图像输入计算机或信号处理电路；
（3）实现交通标志的阈值分割，如图4(c)所示；
（4）利用交通标志的形状特征、几何特征实现目标提取，如图4(d)所示。

Claims (2)

1.一种回归反射目标的检测系统，所述回归反射目标是指制备材料全部采用或者部分采用回归反射材料制成的目标，其特征在于：包括激光主动成像模块和图像处理模块，其中激光主动成像模块包括与图像处理模块连接的摄像机、配置在摄像机上的激光主动光源，所述摄像机的响应光谱能有效地覆盖激光主动光源的光谱，摄像机中还内置有与激光主动光源光谱匹配的带通滤光片，所述激光主动光源的光斑完全覆盖摄像机的视场，激光主动光源的光谱能被待检测的回归反射目标的反射光谱有效覆盖；摄像机周期性对待检测的回归反射目标进行图像采集，并将采集到的图像传送至图像处理模块，图像处理模块首先对输入的图像进行阈值分割，然后利用待检测回归反射目标的形状特征、几何特征实现目标提取。
2.根据权利要求1所述的一种回归反射目标的检测系统，其特征在于：所述激光主动光源为持续激光器，或者是脉冲激光器；当激光主动光源为脉冲激光器时，摄像机的采集与脉冲激光器的脉冲输出同步，图像采集的曝光时间起始于脉冲前沿，终止于脉冲后沿，摄像机图像采集的周期即为脉冲激光器的脉冲输出周期；当激光主动光源为持续激光器时，摄像机图像采集的周期可以任意选取。
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