基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)包括光場攝像頭模塊，用于記錄光輻射在傳播過程中的四維位置和方向信息；與光場攝像頭模塊通信連接的圖像處理模塊，圖像處理模塊包括投影積分模塊、二維切片模塊、多目標(biāo)識別模塊、數(shù)字重聚焦模塊、目標(biāo)測距模塊及標(biāo)示識別模塊，用于提取光場攝像頭模塊輸入的圖像信息中的標(biāo)示信息、測量標(biāo)示的相對距離信息及識別標(biāo)示信息；與圖像處理模塊通信連接的主控模塊，用于結(jié)合車輛狀態(tài)信息和標(biāo)示內(nèi)容，做邏輯判定后輸出提示信息；及用于給光場攝像頭模塊、圖像處理模塊和主控模塊供電的電源管理模塊。與基于傳統(tǒng)攝像頭的交通標(biāo)示識別系統(tǒng)相比，本發(fā)明能顯著提高復(fù)雜環(huán)境下對交通標(biāo)示的識別率。
【專利說明】
基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及智能識別系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別(TSR)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光場是空間中同時包含位置和方向信息的四維光福射場的參數(shù)化表不，光場數(shù)據(jù)的獲取為計算成像提供了諸多新的發(fā)展方向。
[0003]光場攝像頭與普通數(shù)碼攝像頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有較多不同之處。普通數(shù)碼攝像頭由主鏡頭捕捉光線，再將光線聚焦到鏡頭后的感光器上，所有光線的總和形成感光器上的小點(diǎn)，從而顯示出影像。光場攝像頭是在主鏡頭與感光器之間，設(shè)置有一個布滿微型鏡片的顯微鏡陣列，每個小鏡陣列接收到由主鏡頭捕捉而來的光線后，傳送到感光器前，析出聚焦光線，并將光線資料轉(zhuǎn)換，以數(shù)碼方式記錄下來，通過內(nèi)置軟件操作“已擴(kuò)大光場”，追蹤每條光線在不同距離的影像上的落點(diǎn)，經(jīng)數(shù)碼重新對焦后，獲得圖像信息。
[0004]TSR全稱Traffic Sign Recognit1n System，即交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)。傳統(tǒng)的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)通過普通數(shù)碼攝像頭檢測道路標(biāo)示(限速、禁止超車等標(biāo)示)，顯示標(biāo)示內(nèi)容，提醒駕駛者注意，告知限速、禁止超車等交通管制信息。在拍攝高速運(yùn)動或者多主體較大間距目標(biāo)物時，容易出現(xiàn)失焦、跑焦現(xiàn)象，它在復(fù)雜環(huán)境下的影像識別率較低。
[0005]對于傳統(tǒng)的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)，在捕捉高速運(yùn)動物體影像時，抓住瞬間影像的同時對準(zhǔn)焦是非常困難的。此外，為了減輕高速運(yùn)動物體帶來的運(yùn)動模糊，減少曝光時間會導(dǎo)致圖像太暗，增大孔徑則造成景深太小，背景模糊。而在捕捉多主體目標(biāo)物時，焦點(diǎn)常常對準(zhǔn)在中心物體上，由于景深過小，往往看不清其他目標(biāo)物的細(xì)節(jié)。在光線充足的情況下，可以使用調(diào)小光圈的方法，但在照度不足的環(huán)境條件下，會造成曝光不足的問題。
[0006]鑒于以上技術(shù)問題，現(xiàn)有技術(shù)中亟需一種能夠在復(fù)雜環(huán)境下具有較高影像識別率的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠在復(fù)雜環(huán)境下具有較高影像識別率的基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的第一目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)，包括:光場攝像頭模塊，用于記錄光輻射在傳播過程中的四維位置和方向信息;與光場攝像頭模塊通信連接的圖像處理模塊，圖像處理模塊包括投影積分模塊、二維切片模塊、多目標(biāo)識別模塊、數(shù)字重聚焦模塊、目標(biāo)測距模塊及標(biāo)示識別模塊，用于提取光場攝像頭模塊輸入的圖像信息中的標(biāo)示信息、測量標(biāo)示的相對距離信息及識別標(biāo)示信息；與圖像處理模塊通信連接的主控模塊，用于結(jié)合車輛狀態(tài)信息和標(biāo)示內(nèi)容，做邏輯判定后輸出提示信息;及用于給光場攝像頭模塊、圖像處理模塊和主控模塊供電的電源管理模塊。
[0009]本發(fā)明的第二目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠在復(fù)雜環(huán)境下具有較高影像識別率的基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別方法。
[0010]本發(fā)明的第二目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別方法，包括如下步驟:
步驟1.提取數(shù)字圖像
光場攝像頭的光學(xué)系統(tǒng)抽象成四維光場，通過數(shù)值積分近似求解，得到數(shù)字圖像；
步驟2.數(shù)字重聚焦
通過投影積分模塊、二維切片模塊、多目標(biāo)識別模塊及數(shù)字重聚焦模塊，重建不同焦距處的圖像；
步驟3.目標(biāo)識別和目標(biāo)測距對步驟2重建的圖像內(nèi)容提取交通標(biāo)示信息，同時通過目標(biāo)測距模塊獲得相對距離信息;
步驟4.標(biāo)示識別
通過標(biāo)示識別模塊對標(biāo)示內(nèi)容進(jìn)行識別；
步驟5.標(biāo)示邏輯判定
結(jié)合車輛狀態(tài)信息和標(biāo)示內(nèi)容，做邏輯判定后輸出提示信息。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示識別系統(tǒng)及方法，與基于傳統(tǒng)攝像頭的交通標(biāo)示識別系統(tǒng)相比，本發(fā)明在拍攝處理相對速度較高的物體帶來的運(yùn)動模糊問題及低照度條件下曝光不足的問題方面，具有先天優(yōu)勢，本發(fā)明能顯著提高復(fù)雜環(huán)境下對交通標(biāo)示的識別率。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的圖像處理軟件框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作出詳細(xì)說明。
[0014]如圖1、圖2所示，一種基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)，包括:光場攝像頭模塊，用于記錄光輻射在傳播過程中的四維位置和方向信息；與光場攝像頭模塊通信連接的圖像處理模塊，圖像處理模塊包括投影積分模塊、二維切片模塊、多目標(biāo)識別模塊、數(shù)字重聚焦模塊、目標(biāo)測距模塊及標(biāo)示識別模塊，用于提取光場攝像頭模塊輸入的圖像信息中的標(biāo)示信息、測量標(biāo)示的相對距離信息及識別標(biāo)示信息；與圖像處理模塊通信連接的主控模塊，用于結(jié)合車輛狀態(tài)信息和標(biāo)示內(nèi)容，做邏輯判定后輸出提示信息;及用于給光場攝像頭模塊、圖像處理模塊和主控模塊供電的電源管理模塊。
[0015]參見圖2，一種基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別方法，包括如下步驟:
步驟1.提取數(shù)字圖像
光場攝像頭的光學(xué)系統(tǒng)抽象成四維光場，通過數(shù)值積分近似求解，得到數(shù)字圖像；
步驟2.數(shù)字重聚焦
通過投影積分模塊、二維切片模塊、多目標(biāo)識別模塊及數(shù)字重聚焦模塊，重建不同焦距處的圖像； 步驟3.目標(biāo)識別和目標(biāo)測距
對步驟2重建的圖像內(nèi)容提取交通標(biāo)示信息，同時通過目標(biāo)測距模塊獲得相對距離信息;
步驟4.標(biāo)示識別
通過標(biāo)示識別模塊對標(biāo)示內(nèi)容進(jìn)行識別；
步驟5.標(biāo)示邏輯判定
結(jié)合車輛狀態(tài)信息和標(biāo)示內(nèi)容，做邏輯判定后輸出提示信息。
[0016]本發(fā)明采用光場成像記錄光輻射在傳播過程中的四維位置和方向信息，相比只記錄二維的傳統(tǒng)攝像頭的成像方式，多出兩個自由度，因而在圖像重建過程中，能夠獲得更加豐富的圖像信息。此外，本發(fā)明通過數(shù)字重聚焦技術(shù)解決了復(fù)雜場合下圖像失焦、背景目標(biāo)過多無法準(zhǔn)確對焦的問題。通過合成孔徑技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)“透視”監(jiān)視。在與顯微技術(shù)融合后，還能得到多視角大景深顯微圖像，以及重建后的三維立體圖。
[0017]與基于傳統(tǒng)攝像頭的交通標(biāo)示識別系統(tǒng)相比，本發(fā)明在拍攝處理相對速度較快物體帶來的運(yùn)動模糊的問題及低照度條件下曝光不足的問題方面，具有先天優(yōu)勢。進(jìn)而顯著提高復(fù)雜狀況下的標(biāo)示牌的識別率。本發(fā)明的方法不僅可用于交通標(biāo)示識別，還可用于其他圖像處理應(yīng)用場景。
[0018]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別系統(tǒng)，其特征在于包括: 光場攝像頭模塊，用于記錄光輻射在傳播過程中的四維位置和方向信息； 與光場攝像頭模塊通信連接的圖像處理模塊，圖像處理模塊包括投影積分模塊、二維切片模塊、多目標(biāo)識別模塊、數(shù)字重聚焦模塊、目標(biāo)測距模塊及標(biāo)示識別模塊，用于提取光場攝像頭模塊輸入的圖像信息中的標(biāo)示信息、測量標(biāo)示的相對距離信息及識別標(biāo)示信息； 與圖像處理模塊通信連接的主控模塊，用于結(jié)合車輛狀態(tài)信息和標(biāo)示內(nèi)容，做邏輯判定后輸出提示信息； 及用于給光場攝像頭模塊、圖像處理模塊和主控模塊供電的電源管理模塊。2.—種基于光場成像技術(shù)的交通標(biāo)示智能識別方法，包括如下步驟: 步驟1.提取數(shù)字圖像 光場攝像頭的光學(xué)系統(tǒng)抽象成四維光場，通過數(shù)值積分近似求解，得到數(shù)字圖像； 步驟2.數(shù)字重聚焦 通過投影積分模塊、二維切片模塊、多目標(biāo)識別模塊及數(shù)字重聚焦模塊，重建不同焦距處的圖像； 步驟3.目標(biāo)識別和目標(biāo)測距 對步驟2重建的圖像內(nèi)容提取交通標(biāo)示信息，同時通過目標(biāo)測距模塊獲得相對距離信息; 步驟4.標(biāo)示識別 通過標(biāo)示識別模塊對標(biāo)示內(nèi)容進(jìn)行識別； 步驟5.標(biāo)示邏輯判定 結(jié)合車輛狀態(tài)信息和標(biāo)示內(nèi)容，做邏輯判定后輸出提示信息。
【文檔編號】G06K9/00GK105893979SQ201610262995
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】郝眾望
【申請人】安智（上海）汽車零部件有限公司