CN109740526B - 信号灯识别方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号灯识别方法、装置、设备及介质。该方法通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像；根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离；根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯。该方法可以提高信号灯识别的准确率，解决了在夜晚信号灯灯框和背景融为一体时，传统单目检测方法检测误判率高的问题。

Description

信号灯识别方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明实施例涉及机器视觉领域，尤其涉及一种信号灯识别方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着汽车的拥有量越来越多，安全问题也成为我们关注的一个问题。在晚上或者光线不好的情况下，信号灯的外框，这一重要的物体特征和背景融为一体，只剩信号灯的发光灯，这种情况下信号灯识别的准确率就大大下降，增加了安全风险。

目前主要是靠单目，即一个摄像头来进行信号灯的识别，单目算法主要是先在图像中找出灯框，然后根据灯在灯框内的相对位置和颜色来识别信号灯。然而，在晚上或者光线不好的情况下，灯框和背景颜色融为一体，这时就很难确定出灯框，仅仅剩下颜色特征，这时就容易出现误判的情况，如汽车上的红色尾灯，或者别的物体上的红色，绿色，黄色，而且图案和灯类似，很容易对信号灯的识别造成干扰，降低信号灯的识别准确率。

发明内容

本发明提供一种信号灯识别方法、装置、设备及介质，以提高信号灯识别的准确率。

第一方面，本发明实施例提供了一种信号灯识别方法，该方法包括：

通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像；

根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离；

根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯。

第二方面，本发明实施例还提供了一种信号灯识别装置，该装置包括：

图像采集模块，用于通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像；

第一距离确定模块，用于根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离；

信号灯确定模块，根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，还包括：摄像头，用于采集图像，其中，所述处理器执行所述程序时实现本发明实施例中任一所述的信号灯识别方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现本发明实施例中任一所述的信号灯识别方法。

本发明通过检测目标物品到相机的距离，目标物品与相机的夹角，增加了信号灯判断的限制条件，并结合目标物品颜色、形状进行信号灯判断，提高了信号灯识别的准确率；并且，通过信号灯判断的限制条件，排除了信号灯检测的非合理区域，重点关注合理区域的候选目标，提高了信号灯识别的效率。解决了在夜晚信号灯灯框和背景融为一体时，传统单目检测方法检测误判率高的问题。

附图说明

图1A是本发明实施例一中的信号灯识别方法流程图；

图1B是本发明实施例一中的信号灯与双目相机的位置示意图；

图2是本发明实施例二中的信号灯识别方法流程图；

图3是本发明实施例三中的信号灯识别装置示意图；

图4是本发明实施例四中的设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1A为本发明实施例一提供的信号灯识别方法的流程图，图1B是本发明实施例一中的信号灯与双目相机的位置示意图，本实施例可适用于夜晚出行的情况，该方法可以由信号灯识别装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成在设备上。具体包括如下步骤：

步骤110、通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像。

其中，双目相机置于车前，双目相机的两个摄像头分别对目标物品进行图像采集，得到两张目标物品图像。

步骤120、根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离。

其中，各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离是指目标物品图像坐标与图像中心点坐标差值的模值，各相机焦距的像素距离是指各相机焦距实际距离对应的像素值，该像素值可以通过标定实验获得，双目相机之间的距离为基线长度，目标物品到相机基线的第一距离即为根据图像中目标物品与中心点的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离这几个参数计算得到的距离。

进一步地，根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离，包括：

A、根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，以及各相机焦距的像素距离，确定目标物品相对各相机原点的角度。

B、根据目标物品相对各相机原点的角度，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的距离。

进一步地，所述各相机焦距的像素距离通过如下方式确定：

A、通过双目相机对标定物进行采集分别得到两张标定物图像；

B、根据各标定物图像中标定物与中心点之间的像素距离，标定物与相机之间的实际距离，以及各相机焦距的实际距离，确定各相机焦距的像素距离。

示例性地，如图1B所示，设目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离记为m，那么对于任意一张相机所拍摄的图像中可得目标物品到图像中心点的距离m，各相机焦距的像素距离为n，可通过标定实验预先求得，那么根据小孔成像原理，空间中任一目标物品与相机的夹角为：

同理，可分别求得目标物品与双目相机中左、右两相机的夹角，记为α、β，双目相机之间的距离记为L，设目标物品距离双目相机基线的距离为S，则有：/>

那么，目标物品到相机基线的第一距离为S。

步骤130、根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯。

其中，根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯可以是将第一距离与预设阈值距离进行比较，若第一距离在阈值距离内，则目标物品为候选信号灯，否则，该目标物品为干扰信号。

进一步地，根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯还可以是通过以下方式获得：

A、根据目标物品图像中目标物品的尺寸，以及预设的尺寸系数，确定目标物品到相机基线的第二距离。

其中，第二距离是指通过图像中目标物品的尺寸，以及预设的尺寸系数计算出来的目标物品到相机基线的距离，预设的尺寸系数可以通过标定实验获得，可记为t,目标物品图像中目标物品的尺寸记为a,目标物品到相机基线的第二距离记为S，目标物品到相机基线的距离与目标物品在图像中的尺寸成比例关系，则有s＝ta。

B、确定目标物品到相机基线的第一距离，以及目标物品到相机基线的第二距离之间的距离差值。

C、若所述距离差值小于距离阈值，则确定所述目标物品是候选信号灯。

本实施例的技术方案，通过根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离，并根据目标物品图像中目标物品的尺寸，以及预设的尺寸系数，确定目标物品到相机基线的第二距离，将第一距离的阈值范围以及第一距离与第二距离的差值作为信号灯识别的限制条件，提高了信号灯识别的准确率；并且，通过信号灯判断的限制条件，排除了信号灯检测的非合理区域，重点关注合理区域的候选目标，提高了信号灯识别的效率。解决了在夜晚信号灯灯框和背景融为一体时，传统单目检测方法检测误判率高的问题。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的信号灯识别方法的流程图，本实施例是在实施例一的基础上提出的一种可选方案，本实施例可适用于夜晚出行的情况，该方法可以由信号灯识别装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成在设备上。具体包括如下步骤：

步骤201、通过不同的标定实验，获取各相机焦距的像素距离及预设的尺寸系数。

步骤202、双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像。

步骤203、根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，以及各相机焦距的像素距离，确定目标物品相对各相机原点的角度。

步骤204、若目标物品相对各相机原点的角度属于预设的信号灯角度范围，则确定所述目标物品是候选信号灯。

步骤205、根据目标物品相对各相机原点的角度，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离。

步骤206、根据目标物品图像中目标物品的尺寸，以及预设的尺寸系数，确定目标物品到相机基线的第二距离。

步骤207、确定目标物品到相机基线的第一距离，以及目标物品到相机基线的第二距离之间的距离差值。

步骤208、若所述距离差值小于距离阈值，则确定所述目标物品是候选信号灯。

步骤209、在候选信号灯中结合颜色特征和形状特征识别出信号灯。

本发明通过检测目标物品到相机的距离，目标物品与相机的夹角，增加了信号灯判断的限制条件，并结合目标物品颜色、形状进行信号灯判断，提高了信号灯识别的准确率；并且，通过信号灯判断的限制条件，排除了信号灯检测的非合理区域，重点关注合理区域的候选目标，提高了信号灯识别的效率。解决了在夜晚信号灯灯框和背景融为一体时，传统单目检测方法检测误判率高的问题。

实施例三

图3为本发明实施例所提供的信号灯识别装置模块图，如图3所示，信号灯识别装置包括：图像采集模块30、第一距离确定模块31、信号灯确定模块32。

图像采集模块30，用于通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像；

第一距离确定模块31，用于根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离；

信号灯确定模块32，用于根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯。

进一步地，第一距离确定模块，具体用于：

根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，以及各相机焦距的像素距离，确定目标物品相对各相机原点的角度；

根据目标物品相对各相机原点的角度，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的距离。

进一步地，信号灯识别装置还包括各相机焦距的像素距离确定模块，用于通过双目相机对标定物进行采集分别得到两张标定物图像；

根据各标定物图像中标定物与中心点之间的像素距离，标定物与相机之间的实际距离，以及各相机焦距的实际距离，确定各相机焦距的像素距离。

进一步地，信号灯识别装置还包括第二距离确定模块，用于通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像之后，具体用于：

根据目标物品图像中目标物品的尺寸，以及预设的尺寸系数，确定目标物品到相机基线的第二距离；

相应地，信号灯确定模块还用于：

确定目标物品到相机基线的第一距离，以及目标物品到相机基线的第二距离之间的距离差值；

若所述距离差值小于距离阈值，则确定所述目标物品是候选信号灯。

进一步地，信号灯识别装置还包括候选信号灯确定模块，用于确定目标物品相对各相机原点的角度之后，可以用于：

若目标物品相对各相机原点的角度属于预设的信号灯角度范围，则确定所述目标物品是候选信号灯。

本发明实施例提供的信号灯识别装置通过检测目标物品到相机的距离，目标物品与相机的夹角，增加了信号灯判断的限制条件，并结合目标物品颜色、形状进行信号灯判断，提高了信号灯识别的准确率；并且，通过信号灯判断的限制条件，排除了信号灯检测的非合理区域，重点关注合理区域的候选目标，提高了信号灯识别的效率。解决了在夜晚信号灯灯框和背景融为一体时，传统单目检测方法检测误判率高的问题。

本发明实施例所提供的信号灯识别装置可执行本发明任意实施例所提供的信号灯识别方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例4

图4为本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。图4显示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性设备412的框图。图4显示的电子设备412仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，电子设备412以通用计算设备的形式表现。电子设备412的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器系统存储装置428，连接不同系统组件(包括系统存储装置428)的总线418。

总线418表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

电子设备412典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备412访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储装置428可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)430和/或高速缓存存储器432。电子设备412可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统434可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线418相连。存储器428可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块442的程序/实用工具440，可以存储在例如存储器428中，这样的程序模块442包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块442通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

电子设备412也可以与一个或多个外部设备414(例如键盘、指向设备、显示器424等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备412交互的设备通信，和/或与使得该电子设备412能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口422进行。并且，电子设备412还可以通过网络适配器420与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器420通过总线418与电子设备412的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备412使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元416通过运行存储在系统存储器428中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的信号灯识别方法，包括：

通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像；

根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离；

根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯。

当然,本发明实施例所提供的服务器可执行功能不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的信号灯识别方法中的相关操作。

实施例五

本发明实施例五还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种信号灯识别方法，该方法包括：

通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像；

根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离；

根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的信号灯识别方法中的相关操作。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种信号灯识别方法，其特征在于，包括：

通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像；

根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离；

根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯；

所述根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离，包括：

根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，以及各相机焦距的像素距离，确定目标物品相对各相机原点的角度；根据目标物品相对各相机原点的角度，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的距离；

通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像之后，还包括：

根据目标物品图像中目标物品的尺寸，以及预设的尺寸系数，确定目标物品到相机基线的第二距离；

相应地，根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯，包括：

确定目标物品到相机基线的第一距离，以及目标物品到相机基线的第二距离之间的距离差值；若所述距离差值小于距离阈值，则确定所述目标物品是候选信号灯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各相机焦距的像素距离通过如下方式确定：

通过双目相机对标定物进行采集分别得到两张标定物图像；

根据各标定物图像中标定物与中心点之间的像素距离，标定物与相机之间的实际距离，以及各相机焦距的实际距离，确定各相机焦距的像素距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定目标物品相对各相机原点的角度之后，还包括：

若目标物品相对各相机原点的角度属于预设的信号灯角度范围，则确定所述目标物品是候选信号灯。

4.一种信号灯识别装置，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像；

第一距离确定模块，用于根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，各相机焦距的像素距离，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的第一距离；

信号灯确定模块，用于根据目标物品到相机基线的第一距离，确定目标物品是否是信号灯；

所述第一距离确定模块，还用于：根据各目标物品图像中目标物品到中心点之间的像素距离，以及各相机焦距的像素距离，确定目标物品相对各相机原点的角度；根据目标物品相对各相机原点的角度，以及双目相机之间的距离，确定目标物品到相机基线的距离；

所述信号灯识别装置还包括第二距离确定模块，用于通过双目相机对目标物品进行采集，得到两张目标物品图像之后，具体用于：

根据目标物品图像中目标物品的尺寸，以及预设的尺寸系数，确定目标物品到相机基线的第二距离；

相应地，信号灯确定模块还用于：确定目标物品到相机基线的第一距离，以及目标物品到相机基线的第二距离之间的距离差值；若所述距离差值小于距离阈值，则确定所述目标物品是候选信号灯。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括各相机焦距的像素距离确定模块，用于：

通过双目相机对标定物进行采集分别得到两张标定物图像；

根据各标定物图像中标定物与中心点之间的像素距离，标定物与相机之间的实际距离，以及各相机焦距的实际距离，确定各相机焦距的像素距离。

6.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，还包括：摄像头，用于采集图像，其中，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3中任一所述的信号灯识别方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一所述的信号灯识别方法。

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