障礙物圖像中車輛通過臨界高度的研究

劉劍英 潘宇 韋榮國

【摘 要】針對車輛是否能夠通過障礙視覺檢測中，對于臨界高度的計算，提出應(yīng)用插值計算獲取不同位置的障礙物臨界高度在圖像中對應(yīng)的像素差。通過20個離散點進行10個隨機點的插值計算臨界高度的平均誤差為1.72%。這表明該方法取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】障礙物；圖像；臨界高度；插值

人們對汽車安全駕駛方面的要求越來越高了，利用機器視覺對道路障礙物檢測逐漸成為研究熱點[1][2]。在車輛行駛中，在檢測出障礙物后需要對障礙物的高度進行判斷。當(dāng)車輛底盤高于障礙物的時候，車輛可以通過，反之應(yīng)該繞行。在視覺測量中，障礙物的高度在圖像中對應(yīng)與圖像中像素點對應(yīng)的坐標差。顯然隨著障礙物距離的遠近，相同的臨界高度對應(yīng)的坐標差是不一樣的，因此對障礙物圖像中車輛通過臨界高度進行計算是進行基于視覺檢測行駛判斷的基礎(chǔ)。

1.基于圖像的臨界高度提取

在道路圖像中一般認為障礙物與背景區(qū)別非常大，通過圖像分割可以將障礙物識別出來。因此，實驗中一般采用較為明顯顏色差異的物體模擬障礙物。如圖1所示模擬實驗中采用的障礙物圖像，障礙物較為容易提取。

提取障礙物后一般以障礙物的一條規(guī)則的垂直邊線為測量對象。這在圖像中就表示為該條邊上最高點和最底點在圖像中縱向坐標軸上的坐標差。顯然，這樣的坐標差在現(xiàn)有的圖像處理技術(shù)中存在一定的誤差。這樣的誤差與圖像采集和處理算法相關(guān)，因此在臨界點高度計算中可暫不考慮這些圖像處理誤差的影響。

2.基于插值法的臨近高度估算

顯然，通過測量可以獲取攝像頭視野范圍內(nèi)任意一個點的臨界高度。但是，無法進行無數(shù)個點的測量，這就需要通過有限個點的臨界高度計算其他點的臨界高度。因此，可以引入插值法進行計算。

臨界高度插值就是在攝像頭視野范圍內(nèi)離散點所測量得到的臨界高度對應(yīng)圖像中坐標差的基礎(chǔ)上補插連續(xù)函數(shù)，使得這個函數(shù)構(gòu)成的連續(xù)曲面通過由這些坐標差定。插值是離散函數(shù)逼近的重要方法，利用它可通過在攝像頭視野范圍內(nèi)有限個點處的坐標差，估算出視野范圍內(nèi)其他位置臨界高度對應(yīng)的坐標差。

臨界高度插值問題首先需要在攝像頭視野范圍內(nèi)確定x方向和y方向的插值區(qū)間分別為[ax，bx]和[ay，by]。接著在x方向上確定m個互不相同點x1，x2……xm，在y方向上確定n個互不相同點y1，y2……yn，由此確定m×n個位置。然后根據(jù)測量得到這m×n個位置臨界高度對應(yīng)的坐標差f（x，y）。再找到一個函數(shù)g（x，y），在m×n個位置上與f（x，y）值相同。對于其他位置臨界高度差的計算采用函數(shù)g（x，y）進行計算。

3.實驗結(jié)果

實驗選取插值區(qū)域和離散點如表1所示。在x方向選取了5點，y方向選取了4個點，分別測量得到的這20個位置的坐標差。為驗證實驗效果在該范圍內(nèi)任意選取10個點的進行檢測。這10個點x、y坐標，計算出的高度差和測量出的高度差如表2所示。

參考文獻：

[1]李鑫. 基于DSP的自動駕駛系統(tǒng)硬件體系的設(shè)計與算法研究. 遼寧師專學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2011（4）.

[2]王玉金， 錢小燕， 丁萌， 王幫峰. 車載視覺感知系統(tǒng)中障礙檢測方法研究. 科學(xué)技術(shù)與工程，2013（15）.

項目基金：

廣西大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（2013CXJH13）