基于視覺(jué)傳感器的自主車(chē)輛地面自動(dòng)辨識技術(shù)研究
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2．4 圖像銳化
圖像銳化可以在空間域中進(jìn)行，常用的方法是微分法；亦可以在頻率域中進(jìn)行，常用的方法是高通濾波法。圖像中的邊緣或線(xiàn)條等細節部分與圖像頻譜中的高頻成分相對應，因此采用高通濾波法讓高頻分量順利通過(guò)，使低頻分量受到抑制，就可增強高頻的成分，使圖像的邊緣或線(xiàn)條變得清晰，實(shí)現圖像的銳化。高通濾波可用空間域或頻域法來(lái)實(shí)現。在空間域實(shí)現高通濾波通常是用離散卷積法，卷積的表達式是：
式中：g(m1，m2)是m×m方陣；f(n1，n2)是n×n方陣，沖擊響應H是l×l方陣，歸一化的沖擊方陣可以避免處理后的圖像出現亮度偏移，其中的H等效于用Laplacian算子增強圖像。
該設計訓練樣本中石子路面圖像的銳化圖如圖5所示。
2．5 圖像增強
圖像的直方圖是圖像的重要統計特征，是表示數字圖像中每一灰度級與該灰度級出現的頻數間的統計關(guān)系。用橫坐標表示灰度級，縱坐標表示頻數。按照直方圖的定義可表示為：
式中：N為一幅圖像的總像素數；nk是k級灰度的像素數；rk表示第k個(gè)灰度級；P(rk)表示該灰度級出現的相對頻數。直方圖修正通常有直方圖均衡化和直方圖規定化兩大類(lèi)。直方圖均衡化是一種常用的灰度增強算法，是將原圖像的直方圖經(jīng)過(guò)變換函數修整為均勻直方圖，然后按均衡化后的直方圖修整原圖像。直方圖的規定化是使增強后圖像的灰度級分布是不均勻且具有規定形狀的直方圖，可以突出感興趣的灰度范圍。
該設計訓練樣本中石子路面圖像的增強圖如圖6所示。
2．6 圖像特征提取
圖像特征是指圖像的原始特性或屬性。圖像特征的提取有很多方法，其中比較典型的有：8連接邊界特征、4連接邊界特征、面積比特征、歐拉數特征、角點(diǎn)特征和矩特征。分別予以說(shuō)明如下：
(1)邊界特征。像素的4-鄰域稱(chēng)像素的(i，j)的直接鄰域，符號為d-近鄰。像素的8-鄰域是除去d-近鄰的像素外剩下的對角線(xiàn)上的4個(gè)像素，稱(chēng)為(i，j)的非直接鄰域，符號為i-近鄰。
(2)面積比特征。為滿(mǎn)足圖像檢索的要求把圖像以圖像質(zhì)點(diǎn)為圓心，以距圓心最遠的像素點(diǎn)為半徑畫(huà)圓，而后將圓的半徑等距分成n份，畫(huà)n個(gè)同心圓。設圓環(huán)內面積分別為s(1)，s(2)，…，s(n)，如果圖像面積用圖像像素點(diǎn)表示，并將s(N)歸一化，得到Ts(N)即：
式中：N為1，2，…，n；m00為總面積；s(N)為面積特征向量。
(3)歐拉數特征。在二值圖像中1像素連接成分數C減去孔數H的值為圖像的歐拉數。通常用E來(lái)表示圖像的歐拉數，則：
(4)角點(diǎn)特征。角點(diǎn)檢測方法有2種：提取圖像邊緣并以鏈碼形式將其表示，而后找最大曲率的點(diǎn)作為角點(diǎn)；對圖像灰度進(jìn)行操作并計算圖像灰度分布的曲率，找最大曲率的點(diǎn)作為角點(diǎn)。Harris算子定義為：
式中：k取0．04～0．06之間。當R(x，y)超過(guò)給定的閾值時(shí)則認為該點(diǎn)為圖像的角點(diǎn)。
(5)矩特征：設二維連續函數f(x，y)，(p，q)階矩定義為：
式中：q=0，1，2，…。若矩是分段連續的且只在xy平面內具有非零值，則存在各階矩。
該設計訓練樣本中石子路面圖像的8連接邊界特征圖、4連接邊界特征圖、面積比特征、歐拉數特征、角點(diǎn)特征、矩特征如圖7所示。
圖7中，面積比特征為-0．431 0；歐拉數特征為119；角點(diǎn)特征為(1 075，1 024)135，(1 099，1 029)136，(956，1 031)139；矩特征為6．555 4，14．418 7，27．517 5，26．824 8，54．171 2，34．098 3，55．239 9。
同理，訓練樣本中5種路面的6個(gè)相關(guān)特征參數如下所示：
石子路面：-0．431 0，119，135，136，139，6．555 4，14．418 7，27．517 5，26．824 8，54．171 2，34．098 3，55．239 9；
水泥路面：-0．953 8，42，161，143，135，6．556 8，14．459 4，30．881 7，32．196 2，64．574 4，39．641 1，65．386 5；
土壤路面：-0．792 8，63，147，113，143，6．533 9，14．418 0，32．086 8，31．915 5，64．111 2，41．127 8，65．093 5；
草地路面：-0．822 4，138，60，106，75，6．510 7，14．377 1，26．706 9，29．822 3，59．502 0，38．214 6，58．168 3；
磚地路面：-0．375 7，-48，149，137，143，6．567 5，14．485 3，30．016 5，30．394 0，61．165 5，41．055 4，60．736 7。
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