專利名稱：一種霧天距離測量方法及裝置、距離預警方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于數字圖像處理領域，尤其涉及一種霧天距離測量方法及裝置、距離預警方法及裝置。
背景技術：
為了便于說明，首先解釋如下詞語。暗像素值以某個像素點為中心的局部區域里，三個顏色通道(R、G、B顏色通道) 中最低的強度值稱為該像素點的暗像素值。通常，在清晰的戶外圖像中，不包括天空及灰白物體的絕大部分區域，至少有一個顏色通道的強度值很低，即該區域中的像素點的暗像素值很低，而在被霧干擾的圖像里，由于圖像像素充斥有大氣的白光成分，因此這些像素的暗像素值會變得比較高。測距物體測量與前方物體之間的距離的測距方。目標物體距離測距物體最近的被測方。測距車輛測量與前方車輛之間的距離的車輛。目標車輛距離測距車輛最近的車輛，即被測距的車輛。如今人們的生活已經離不開車輛，但隨著車輛事故發生率的逐年提高，特別是在惡劣駕駛條件下，如不小心更容易發生事故，人們也逐漸意識到了安全駕駛的重要性。車輛測距是車輛智能交通系統的基本功能，能夠準確地測量車距、及時提醒駕駛員安全行車，有助于降低事故的發生率，特別是在大霧天氣，車輛測距系統更顯得尤為重要，目前車輛測距系統也是車輛研發的一個重要領域。通常在晴朗天氣下，通過可見光通信和圖像處理的方法可以實現車距測量，前車 (目標車輛)的一對LED尾燈向后發出包含有身份標識、車身寬度、尾燈間距等信息的調制光信號，后車(測距車輛)利用面陣光電傳感器采集前車的圖像并接收前車發送的調制光信號，通過解調獲取光通信信息，再根據兩車燈在圖像中的位置信息便可計算出前后兩車的間距、相對速度及相對位置。然而，上述這種測距方式不適于在霧天使用，因為在霧天測距車輛拍攝的圖像很模糊，這樣計算得到兩車間距離容易存在較大偏差。為此在霧天條件下，現有一般采用激光測距或超聲波雷達測距，但是，這兩種主動式的測距方式主要是通過測距車輛發射激光或超聲波，經過目標車輛反射后獲取激光信息或超聲波信息，再經過相關計算得到車距。然而，這兩種主動式的測距方式均需要增加發射、接收信號裝置，如此會增加系統的復雜度， 生產成本也比較高。 不僅僅在車輛測距領域，在其他測距領域都會遇到這種問題，比如輪船測距等等， 甚至還可以包括測量測距物體與前方障礙物的距離，顯然在霧天環境下采用現有的主動式測距方式系統比較復雜，成本也高
發明內容
鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種霧天距離測量方法，該方法僅需分析測距物體拍攝的單幅霧天照片就可以計算出與目標物體的距離，該方法簡單、性能更好且效率更高，解決了現有霧天測距技術復雜、成本高的技術問題。本發明是這樣實現的，一種霧天距離測量方法，所述方法通過分析測距物體拍下的霧天圖像計算出距離，在獲取到霧天圖像后，所述方法包括下述步驟測距物體采集包含有目標物體的霧天圖像；在所述霧天圖像中確定距離測距物體最近的目標物體的位置點z ;得出所述目標物體的位置點z的暗像素值D(Z)；獲得整體大氣光值A ；根據暗像素值D(Z)與整體大氣光值A計算出所述位置點z的透射率根據位置點z的透射率t(z)計算出目標物體與測距物體的實際距離 d⑷=_1^，其中β為大氣散射系數。進一步，在所述霧天圖像中確定距離測距物體最近的目標物體的位置點ζ的步驟具體如下將所述霧天圖像轉換成灰度圖像；對所述生成的灰度圖像進行噪聲濾波；找到距離測距物體最近的灰度梯度突變位置點，該位置點就是所述的目標物體的位置點ζ。進一步，本發明方法用于測量車輛間的距離，所述的測距物體為測距車輛，所述的目標物體為目標車輛，在所述生成的灰度圖像進行噪聲濾波的步驟之后，還包括下述步驟對濾波后的灰度圖像進行自適應二值化處理得到二值圖；對所述二值圖進行霍夫直線檢測，得到測距車輛所在車道的兩條車道線；計算出所述兩條車道線的交點，確定以該交點為頂點、兩條車道線為鄰邊的區域為所述目標車輛的位置點ζ的檢測區域。進一步，在二值化處理灰度圖像時，僅對所述灰度圖像的下半部分進行自適應二值化處理。進一步，所述獲得整體大氣光值A具體包括通過選取所述霧天圖像頂部的最大亮度值作為整體大氣光值Α。本發明的第二個目的在于提供一種距離預警方法，該方法解決了現有霧天距離預警方法的實現步驟復雜的技術問題。本預警方法預設有距離報警閾值，在計算得到目標物體與測距物體的實際距離d(z)后，還包括下述步驟判斷所述實際距離d(z)是否小于預設的距離報警閾值；當所述實際距離d(z)小于預設的距離報警閾值時輸出報警信號。本發明的第三個目的在于提供一種霧天距離測量裝置，該測距裝置結構簡單、性能較好。本裝置通過分析測距物體拍下的霧天圖像計算出與目標物體的距離，所述裝置包
5括圖像采集單元，用于測距物體采集包含有目標物體的霧天圖像；目標確定單元，用在所述霧天圖像中確定距離測距物體最近的目標物體的位置點 ζ ;暗像素值計算單元，用于得出所述目標物體的位置點ζ的暗像素值D(Z)；大氣光值估計單元，用于獲得整體大氣光值A ；透射率計算單元，用于根據暗像素值D(Z)與整體大氣光值A計算出所述目標物體的位置點ζ的透射率=;距離計算單元，用于根據位置點ζ的透射率t(z)計算出目標物體與測距物體的實際距離=其中β為大氣散射系數。進一步，所述的目標確定單元包括圖像轉換模塊，用于將所述霧天圖像轉換成灰度圖像；圖像濾波模塊，用于對所述生成的灰度圖像進行噪聲濾波；梯度突變確定模塊，用于找到距離測距物體最近的灰度梯度突變位置點，該位置點就是所述的目標物體的位置點ζ。進一步，本距離測量裝置用于測量車輛間的距離，所述的測距物體為測距車輛，所述的目標物體為目標車輛，所述目標確定單元還包括二值化處理模塊，用于對濾波后的灰度圖像進行自適應二值化處理得到二值圖；霍夫直線檢測模塊，用于對所述二值圖進行霍夫直線檢測，得到測距車輛所在車道的兩條車道線；監測區域確定模塊，用于計算出所述兩條車道線的交點，確定以該交點為頂點、兩條車道線為鄰邊的區域為所述目標車輛的位置點ζ的檢測區域。本發明的第四個目的在于提供一種距離預警裝置，所述預警裝置中預設有距離報警閾值，本裝置包括上述的霧天距離測量裝置，此外還包括距離判斷單元，用于比較實際距離d(z)是否小于預設的距離報警閾值；報警輸出單元，用于當所述實際距離d(z)小于預設的距離報警閾值時輸出報警信號。本發明屬于被動式測距方式，適于在霧天環境下使用，測距物體拍攝包含有目標物體的單幅霧天圖像，分析該霧天圖像確定目標物體在圖像中的位置，計算出目標物體位置點的暗像素值和獲得整體大氣光值，根據推導出的公式即可算出該目標物體的實際距離，當測距結果小于預設的閾值時，發出報警信號，提示駕駛員做出相應的操作，相對于現有的霧天距離測量技術，本發明的實現方法簡單，僅需處理單幅霧天圖像即可，而且圖像處理算法快速高效，系統結構簡單。本發明不僅僅應用在車輛上測距，也可以廣泛應用安裝于各種交通工具上。


圖I是本發明第一實施例提供的霧天距離測量方法的流程圖2是圖I中步驟SI的流程圖；圖3是本發明第二實施例提供的距離預警方法的流程圖；圖4是本發明第三實施例提供的霧天距離測量裝置的結構方框圖；圖5是圖4中目標確定單元的結構方框圖；圖6是本發明第四實施例提供的距離預警裝置的結構方框圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明實施例的目的是在霧天條件下，測量測距物體與目標物體的距離，當所測的距離小于預設距離時發出報警信號，為了實現此目的，首先測距物體上需安裝有面陣光電傳感器，所述面陣光電傳感器采用通常的拍照攝像頭即可，拍照攝像頭拍下目標物體的霧天圖像，供后續分析處理計算出距離，同時測距物體上還需要安裝有報警輸出裝置供輸出報警信號。本發明實施例的主要部分在于通過何種算法處理霧天圖像得到測距物體與目標物體之間的距離，而本發明實施例中的圖像處理方法基于以下關鍵事實實現在不包括天空及灰白物體的絕大部分局部區域，至少有一個顏色通道具備很低的強度值，而在被霧干擾的圖像里，這些區域的圖像像素由于充斥有大氣的白光成分，因此這些像素的暗像素值會變得比較高。因此，霧圖中的這些暗像素值能夠直接用來評估霧的濃度，再計算像素的透射率，從而獲取景物深度信息，即目標物體的距離信息。本發明適用于各種霧天測距場合，不僅僅可以實現測距車輛測量目標車輛的距離，還可以測量輪船等其它交通工具間的距離，交通工具與前方障礙物的距離，甚至可以測量兩個定點物體間的距離，這些霧天測距應用場景顯然都在本發明的保護范圍之內。下面以具體實施例來說明本發明的技術方案.實施例一:圖I示出了本發明第一實施例提供的霧天距離測量方法的工作流程，為了便于說明僅不出了與本發明實施例相關的部分。在步驟SO中，測距物體采集包含有目標物體的霧天圖像。在本發明實施例中，所述的測距物體是具有獲取圖像功能的測距方，包括汽車、輪船等交通工具，還可以是位置不變的測距方，所述的目標物亦是汽車、輪船等交通工具，甚至可以是測距物體前方的障礙物。在步驟SI中，在霧天圖像中確定距離測距物體最近的目標物體的位置點ζ。在本發明實施例中，實現此步驟前需要獲取到測距物體拍下的霧天圖像，所述霧天圖像里存在目標物體，為了確定目標物體的位置，在具體實現時可以通過圖像灰度轉換、 噪聲濾波處理，在灰度圖像中找到距離目標物體最近的灰度梯度突變的位置，該位置就是目標物體的位置點ζ。在步驟S2中，得出目標物體的位置點ζ的暗像素值D(Z)。在本發明實施例中，位置點ζ的暗像素值就是以位置點ζ為中心的局部區域里，三個顏色通道(R、G、B顏色通道)中亮度最低通道的強度值。對于清晰的戶外圖像，不包括天空和灰白物體的絕大部分區域，在其中的一些像素點上至少存在一個顏色通道的亮度值很低，基本上接近于0，在數學表達式上，對于一幅無霧圖像J，其中的某個像素點χ的暗像素值
權利要求
1.一種霧天距離測量方法，其特征在于，所述方法通過分析測距物體拍下的霧天圖像計算出與目標物體的距離，所述方法包括下述步驟測距物體采集包含有目標物體的霧天圖像；在霧天圖像中確定距離測距物體最近的目標物體的位置點z ；得出所述目標物體的位置點Z的暗像素值D(Z)；獲得整體大氣光值A ;根據暗像素值D(Z)與整體大氣光值A計算出所述位置點z的透射率
2.如權利要求I所述的一種霧天距離測量方法，其特征在于，在所述霧天圖像中確定距離測距物體最近的目標物體的位置點ζ的步驟具體包括將霧天圖像轉換成灰度圖像；對所述生成的灰度圖像進行噪聲濾波；找到距離測距物體最近的灰度梯度突變位置點，該位置點就是所述的目標物體的位置點ζ。
3.如權利要求2所述的一種霧天距離測量方法，其特征在于，該方法用于測量車輛間的距離，所述的測距物體為測距車輛，所述的目標物體為目標車輛，在所述生成的灰度圖像進行噪聲濾波的步驟之后，還包括下述步驟對濾波后的灰度圖像進行自適應二值化處理得到二值圖；對所述二值圖進行霍夫直線檢測，得到測距車輛所在車道的兩條車道線；計算出所述兩條車道線的交點，確定以該交點為頂點、兩條車道線為鄰邊的區域為所述目標車輛的位置點ζ的檢測區域。
4.如權利要求3所述的一種霧天距離測量方法，其特征在于，在二值化處理灰度圖像時，僅對所述灰度圖像的下半部分進行自適應二值化處理。
5.如權利要求I所述的一種霧天距離測量方法，其特征在于，所述獲得整體大氣光值A 具體包括通過選取所述霧天圖像頂部的最大亮度值作為整體大氣光值Α。
6.一種采用如權利要求I至5所述的任一方法的距離預警方法，其特征在于，在所述距離預警方法中預設有距離報警閾值，在計算得到目標物體與測距物體的實際距離d(z)后， 還包括下述步驟判斷所述實際距離d(z)是否小于預設的距離報警閾值；當所述實際距離d(z)小于預設的距離報警閾值時輸出報警信號。
7.一種霧天距離測量裝置，其特征在于，所述裝置分析測距物體拍下的霧天圖像計算出與目標物體的距離，所述裝置包括圖像采集單元，用于測距物體采集包含有目標物體的霧天圖像；目標確定單元，用在霧天圖像中確定距離測距物體最近的目標物體的位置點ζ ；暗像素值計算單元，用于得出所述目標物體的位置點ζ的暗像素值D(Z)；大氣光值估計單元，用于獲得整體大氣光值A ;透射率計算單元，用于根據暗像素值D (ζ)與整體大氣光值A計算出所述目標物體的位置點ζ的透射率
8.如權利要求7所述的一種霧天距離測量裝置，其特征在于，所述的目標確定單元包括圖像轉換模塊，用于將霧天圖像轉換成灰度圖像；圖像濾波模塊，用于對生成的灰度圖像進行噪聲濾波；梯度突變確定模塊，用于找到距離測距物體最近的灰度梯度突變位置點，該位置點就是所述的目標物體的位置點ζ。
9.如權利要求8所述的一種霧天距離測量裝置，其特征在于，該裝置用于測量車輛間的距離，所述的測距物體為測距車輛，所述的目標物體為目標車輛，所述目標確定單元還包括二值化處理模塊，用于對濾波后的灰度圖像進行自適應二值化處理得到二值圖；霍夫直線檢測模塊，用于對所述二值圖進行霍夫直線檢測，得到測距車輛所在車道的兩條車道線；監測區域確定模塊，用于計算出所述兩條車道線的交點，確定以該交點為頂點、兩條車道線為鄰邊的區域為所述目標車輛的位置點ζ的檢測區域。
10.一種距離預警裝置，其特征在于，所述距離預警裝置中預設有距離報警閾值，本裝置包括上述霧天距離測量裝置，此外還包括距離判斷單元，用于比較實際距離d(z)是否小于預設的距離報警閾值；報警輸出單元，用于當所述實際距離d(z)小于預設的距離報警閾值時輸出報警信號。
全文摘要
本發明適用于數字圖像處理領域，提供一種霧天距離測量方法及裝置、距離預警方法及裝置，其中所述方法包括測距物體采集包含有目標車輛的霧天圖像；在霧天圖像中確定距離測距物體最近的目標物體的位置點z；得出所述目標物體的位置點z的暗像素值D(z)；獲得整體大氣光值A；根據暗像素值D(z)與整體大氣光值A計算出所述位置點z的透射率根據位置點z的透射率t(z)計算出目標物體與測距物體的實際距離本發明相對現有技術實現方法簡單，僅需處理單幅霧天圖像即可，而且圖像處理算法快速高效，裝置結構簡單；本發明不僅僅應用在車輛測距上，也可以廣泛應用于各種交通工具。
文檔編號G01C3/00GK102589515SQ201210008700
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者吳金勇, 李芳 , 王一科, 龔灼 申請人:安科智慧城市技術(中國)有限公司