紅綠燈的紅燈顏色增強(qiáng)方法及其增強(qiáng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅綠燈的紅燈顏色增強(qiáng)方法及其增 強(qiáng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在智能交通領(lǐng)域，對(duì)于車輛是否違章，很大程度上依賴于成像設(shè)備拍攝視頻中紅 綠燈的情況。在實(shí)際交通成像中，紅綠燈的安置與成像設(shè)備之間存在一定的距離，隨著這段 距離的增加，大氣粒子對(duì)紅綠燈光線的散射越嚴(yán)重，同時(shí)自然光也會(huì)因?yàn)樯⑸渥饔眠M(jìn)入成 像設(shè)備，導(dǎo)致采集到的圖像中紅燈偏黃，綠燈偏白。
[0003] 在依賴于視頻的智能交通分析過(guò)程中，紅燈偏黃或者變黃會(huì)對(duì)檢測(cè)和判斷結(jié)果產(chǎn) 生很大的影響，因此有必要對(duì)紅燈顏色進(jìn)行增強(qiáng)。
[0004]目前的紅燈顏色增強(qiáng)是在圖像中紅燈相應(yīng)位置畫出紅燈外接矩形框后，對(duì)其內(nèi)區(qū) 域進(jìn)行顏色增強(qiáng)，這樣面臨兩個(gè)問(wèn)題：1.成像設(shè)備一般安置在架子上，由于風(fēng)或者地面震 動(dòng)使得架子晃動(dòng)，導(dǎo)致成像設(shè)備中預(yù)訂的紅燈區(qū)域產(chǎn)生偏移，紅燈區(qū)域不能很好的檢測(cè)出 來(lái)；2.紅燈的實(shí)際顏色會(huì)發(fā)生變化，如陰雨天或者早上、傍晚以及晚上空氣濕度較大，其中 懸浮的大量微小水滴造成光線散射嚴(yán)重，紅燈偏黃嚴(yán)重，而晴天中午紅燈偏黃微小甚至不 偏色。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種紅綠燈的紅燈顏色增強(qiáng)方法及其增強(qiáng)系統(tǒng)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 一種紅綠燈的紅燈顏色增強(qiáng)方法，包括：
[0008] 通過(guò)成像設(shè)備持續(xù)采集紅燈圖像，在所述紅燈圖像中標(biāo)記出包含紅燈區(qū)域的大概 區(qū)域；
[0009] 初始化一歷史紅燈區(qū)域，該歷史紅燈區(qū)域與所述大概區(qū)域大小相同；
[0010] 提供一時(shí)間模型：通過(guò)紅燈表現(xiàn)色模型建立步驟建立紅燈表現(xiàn)色模型，持續(xù)時(shí)間 為tM1OT;在每個(gè)tstatic;+tM1OT時(shí)間內(nèi)，利用所述紅燈表現(xiàn)色模型，并通過(guò)紅燈顏色增強(qiáng)步驟對(duì) 所述大概區(qū)域進(jìn)行顏色增強(qiáng)，tM1OT以及tstati。分別表示所述紅燈表現(xiàn)色模型的在線學(xué)習(xí)時(shí) 間以及該模型能夠保持的時(shí)間；每次在線學(xué)習(xí)完成后，更新所述紅燈表現(xiàn)色模型；
[0011] 所述紅燈表現(xiàn)色模型建立步驟包括：分析所述大概區(qū)域中每個(gè)像素的his值，若 his值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則該像素為紅燈的正樣本，反之為紅燈的負(fù)樣本；統(tǒng)計(jì)億。1("時(shí)間內(nèi)的 正樣本以及負(fù)樣本，分別建立紅燈的正樣本集以及負(fù)樣本集，并通過(guò)所述正樣本集以及負(fù) 樣本集之間的關(guān)系，建立紅燈表現(xiàn)色模型；
[0012] 所述紅燈顏色增強(qiáng)步驟包括：
[0013] 遍歷所述大概區(qū)域中的每個(gè)像素，將像素的his值輸入所述紅燈表現(xiàn)色模型進(jìn)行 檢測(cè)，獲得紅燈表現(xiàn)色二值化模板，若模型檢測(cè)值大于預(yù)設(shè)參考值，則對(duì)應(yīng)的像素是紅燈像 素，在所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板的相應(yīng)位置記為255,反之記為0;
[0014] 分析所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板的連通域輪廓，去噪及修補(bǔ)該紅燈表現(xiàn)色二值化 模板；
[0015] 對(duì)所述大概區(qū)域進(jìn)行亮度分割，獲得亮度模板，對(duì)所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板以 及亮度模板進(jìn)行與計(jì)算，獲得當(dāng)前紅燈區(qū)域；
[0016] 計(jì)算所述當(dāng)前紅燈區(qū)域與歷史紅燈區(qū)域的重合率，若重合率滿足預(yù)設(shè)參考范圍， 則將當(dāng)前紅燈區(qū)域作為實(shí)際紅燈區(qū)域，并用該當(dāng)前紅燈區(qū)域更新所述歷史紅燈區(qū)域，反之， 將歷史紅燈區(qū)域作為實(shí)際紅燈區(qū)域；
[0017] 計(jì)算所述紅燈實(shí)際區(qū)域的二值化距離，作為紅燈顏色的理論值，將實(shí)際表現(xiàn)的hsl 值作為實(shí)際值，對(duì)所述理論值以及實(shí)際值進(jìn)行加權(quán)求和，根據(jù)加權(quán)求和的值輸出紅燈增強(qiáng) 結(jié)果。
[0018]所述預(yù)設(shè)范圍為：h〈50,s>150, 1>120。
[0019] 所述預(yù)設(shè)參考值為0? 7-0. 9。
[0020] 所述分析所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板的連通域輪廓，去噪及修補(bǔ)該紅燈表現(xiàn)色二 值化模板步驟包括：
[0021] a、對(duì)所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板進(jìn)行輪廓分析，若輪廓的面積小于100或者大于 所述大概區(qū)域的面積的十分之一，則該輪廓區(qū)域是噪聲，去除該輪廓區(qū)域；反之，則執(zhí)行步 驟b;
[0022] b、計(jì)算所述輪廓擬合橢圓的長(zhǎng)短軸比例，若比例在1到1. 5之間，則計(jì)算該輪廓的 重心，作為圓形紅燈的中心位置，以擬合橢圓長(zhǎng)軸半徑為半徑做圓，該圓為圓形紅燈區(qū)域； 反之，則執(zhí)行步驟c;
[0023] c、保留該輪廓區(qū)域，該區(qū)域?yàn)榫匦渭t燈區(qū)域；
[0024] d、更新所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板。
[0025] 本方案還涉及一種紅綠燈的紅燈顏色增強(qiáng)系統(tǒng)，包括：
[0026] 紅燈圖像采集單元，用于通過(guò)成像設(shè)備持續(xù)采集紅燈圖像，在所述紅燈圖像中標(biāo) 記出包含紅燈區(qū)域的大概區(qū)域；
[0027] 歷史紅燈區(qū)域初始化單元，用于初始化一歷史紅燈區(qū)域，該歷史紅燈區(qū)域與所述 大概區(qū)域大小相同；
[0028] 時(shí)間模型單元，用于通過(guò)紅燈表現(xiàn)色模型建立單元建立紅燈表現(xiàn)色模型，持續(xù)時(shí) 間為tMlOT;在每個(gè)tstatic;+tMlOT時(shí)間內(nèi)，利用所述紅燈表現(xiàn)色模型，并通過(guò)紅燈顏色增強(qiáng)單元 對(duì)所述大概區(qū)域進(jìn)行顏色增強(qiáng)，tMlOT以及tstati。分別表示所述紅燈表現(xiàn)色模型的在線學(xué)習(xí) 時(shí)間以及該模型能夠保持的時(shí)間；每次在線學(xué)習(xí)完成后，更新所述紅燈表現(xiàn)色模型；
[0029] 紅燈表現(xiàn)色模型建立單元，用于分析所述大概區(qū)域中每個(gè)像素的his值，若his值 在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則該像素為紅燈的正樣本，反之為紅燈的負(fù)樣本；統(tǒng)計(jì)tMlOT時(shí)間內(nèi)的正樣 本以及負(fù)樣本，分別建立紅燈的正樣本集以及負(fù)樣本集，并通過(guò)所述正樣本集以及負(fù)樣本 集之間的關(guān)系，建立紅燈表現(xiàn)色模型；
[0030] 紅燈顏色增強(qiáng)單元，用于：
[0031] 遍歷所述大概區(qū)域中的每個(gè)像素，將像素的his值輸入所述紅燈表現(xiàn)色模型進(jìn)行 檢測(cè)，獲得紅燈表現(xiàn)色二值化模板，若模型檢測(cè)值大于預(yù)設(shè)參考值，則對(duì)應(yīng)的像素是紅燈像 素，在所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板的相應(yīng)位置記為255,反之記為0 ;
[0032] 分析所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板的連通域輪廓，去噪及修補(bǔ)該紅燈表現(xiàn)色二值化 模板；
[0033] 對(duì)所述大概區(qū)域進(jìn)行亮度分割，獲得亮度模板，對(duì)所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板以 及亮度模板進(jìn)行與計(jì)算，獲得當(dāng)前紅燈區(qū)域；
[0034] 計(jì)算所述當(dāng)前紅燈區(qū)域與歷史紅燈區(qū)域的重合率，若重合率滿足預(yù)設(shè)參考范圍， 則將當(dāng)前紅燈區(qū)域作為實(shí)際紅燈區(qū)域，并用該當(dāng)前紅燈區(qū)域更新所述歷史紅燈區(qū)域，反之， 將歷史紅燈區(qū)域作為實(shí)際紅燈區(qū)域；
[0035] 計(jì)算所述紅燈實(shí)際區(qū)域的二值化距離，作為紅燈顏色的理論值，將實(shí)際表現(xiàn)的hsl 值作為實(shí)際值，對(duì)所述理論值以及實(shí)際值進(jìn)行加權(quán)求和，根據(jù)加權(quán)求和的值輸出紅燈增強(qiáng) 結(jié)果。
[0036] 所述預(yù)設(shè)范圍為：h〈50,s>150, 1>120。
[0037] 所述預(yù)設(shè)參考值為0. 7-0. 9。
[0038] 所述分析所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板的連通域輪廓，去噪及修補(bǔ)該紅燈表現(xiàn)色二 值化模板步驟包括：
[0039] a、對(duì)所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板進(jìn)行輪廓分析，若輪廓的面積小于100或者大于 所述大概區(qū)域的面積的十分之一，則該輪廓區(qū)域是噪聲，去除該輪廓區(qū)域；反之，則執(zhí)行步 驟b;
[0040] b、計(jì)算所述輪廓擬合橢圓的長(zhǎng)短軸比例，若比例在1到1. 5之間，則計(jì)算該輪廓的 重心，作為圓形紅燈的中心位置，以擬合橢圓長(zhǎng)軸半徑為半徑做圓，該圓為圓形紅燈區(qū)域； 反之，則執(zhí)行步驟c;
[0041] c、保留該輪廓區(qū)域，該區(qū)域?yàn)榫匦渭t燈區(qū)域；
[0042] d、更新所述紅燈表現(xiàn)色二值化模板。
[0043] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0044] 1、由于只是標(biāo)記出包含紅燈區(qū)域的大概區(qū)域，使得檢測(cè)區(qū)域得到擴(kuò)大，即使架設(shè) 成像設(shè)備的桿子發(fā)生晃動(dòng)或者抖動(dòng)，仍能保證檢測(cè)出紅燈實(shí)際區(qū)域；
[0045] 2、利用紅燈表現(xiàn)色模型的在線學(xué)習(xí)更新機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)控紅燈實(shí)際表現(xiàn)顏色，并在 表現(xiàn)色模型的基礎(chǔ)上檢測(cè)紅燈區(qū)域，使得檢測(cè)到的紅燈區(qū)域隨著實(shí)際紅燈點(diǎn)亮的真實(shí)區(qū)域 的變化而變化，保證即使表現(xiàn)色發(fā)生變化，仍能檢測(cè)到準(zhǔn)確的紅燈區(qū)域；
[0046] 3、對(duì)于圖像中紅燈區(qū)域存在噪聲、缺損、污染等，通過(guò)分析連通域輪廓，修補(bǔ)紅燈 區(qū)域，保證紅燈的實(shí)際形狀（圓形、長(zhǎng)方形等），去除干擾；
[0047] 4、記錄并更新一定時(shí)間段內(nèi)的歷史紅燈區(qū)域，在表現(xiàn)色模型和亮度失效的情況 下，仍能夠估計(jì)出較準(zhǔn)確的實(shí)際紅燈區(qū)域；
[0048] 5、為了消除明顯的修改痕跡，設(shè)計(jì)紅燈顏色由兩部分組成：一是依據(jù)形態(tài)學(xué)信息 構(gòu)建紅燈顏色從中間向四周漸變的理論值，二是紅燈實(shí)際表現(xiàn)的實(shí)際值，最后將兩者加權(quán) 和作為最終的紅燈增強(qiáng)輸出結(jié)果。
【附圖說(shuō)明】
[0049] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0050] 圖1為本發(fā)明的原理圖；
[0051] 圖2為本發(fā)明的紅燈表現(xiàn)色模型在線學(xué)習(xí)更新機(jī)制示意圖；
[0052] 圖3為本發(fā)明的紅燈顏色增強(qiáng)步驟的流程圖；
[0053] 圖4為本發(fā)明的紅燈顏色概率直方圖；
[0054] 圖5為本發(fā)明的紅燈實(shí)際表現(xiàn)圖與紅燈顏色概率圖；
[0055] 圖6為本發(fā)明的去噪及修補(bǔ)示意圖；
[0056] 圖7為本發(fā)明在晚上的紅燈顏色增強(qiáng)結(jié)果示意圖；
[0057] 圖8為本發(fā)明在白天的紅燈顏色增強(qiáng)結(jié)果示意圖；
[0058] 圖9為本發(fā)明的歷史紅燈區(qū)域作用下的紅燈增強(qiáng)結(jié)果示意圖。
[0059] 圖10為本發(fā)明的一種紅綠燈的紅燈顏色增強(qiáng)系統(tǒng)