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盲道作为城市基础建设的组成部分,有着十分重要的意义。视障者群体传统的出行多以盲道为基础,通过脚底触觉来判断前方路径及转弯等路况,这种出行方式不仅十分危险,也无法充分利用盲道信息。本文借助数字图像处理技术,以盲道信息为依托,将光照,阴影等外部条件下的盲道图像作为算法处理对象,从盲道检测与方向识别两大方面入手,分别提出了不同的处理算法。
在盲道检测方面,将研究工作分为颜色分割与纹理分割两部分。针对颜色特征盲道,提出一种基于HSI色彩空间与改进OTSU的分割算法,利用色彩空间转换,改进后的OTSU以及形态学处理等算法,提取图像颜色分量,实现阈值分割,完善目标区域,进而提高分割的准确性;针对具有明显纹理特征的盲道,提出一种基于GLCM与改进的K-means算法相结合的分割算法,使用直方图均衡化、灰度共生矩阵以及改进后的K-means聚类分割等算法,增强原始盲道图像的对比度,计算出盲道特征值,以确定位置作为初始点,实现区域分割,减少分割时间,增强元素间相似性。
在方向识别方面,将处理后的盲道图像分为直行盲道图像与转弯盲道图像。针对直行盲道,利用Canny边缘检测算子提取出边界,再通过Hough变换查找到图像中最长的两条直线,并且根据两条直线与x轴投影的夹角来确定盲道相对于盲人的位置,便于盲人判断偏移方向,规划行走路线;针对转弯盲道,提出一种基于多边形逼近思想的拐点检测算法,将检测的边界连接成闭合轮廓,再利用多边形逼近思想,使用Dp算法将轮廓曲线用几何图形进行拟合,由于拟合后的图形拐点位置精确,利用Susan角点检测算法可以快速高效的检测出盲道的拐点,避免了伪拐点的产生,从而达到盲道方向的识别,提高算法的普适性。
实验表明,本文提出的算法可以有效避免光照等外部条件的影响,提高分割准确性,准确高效地提取出盲道范围,并识别出盲道的偏离位置以及盲道路径的方向,从而指导盲人安全高效出行。
在盲道检测方面,将研究工作分为颜色分割与纹理分割两部分。针对颜色特征盲道,提出一种基于HSI色彩空间与改进OTSU的分割算法,利用色彩空间转换,改进后的OTSU以及形态学处理等算法,提取图像颜色分量,实现阈值分割,完善目标区域,进而提高分割的准确性;针对具有明显纹理特征的盲道,提出一种基于GLCM与改进的K-means算法相结合的分割算法,使用直方图均衡化、灰度共生矩阵以及改进后的K-means聚类分割等算法,增强原始盲道图像的对比度,计算出盲道特征值,以确定位置作为初始点,实现区域分割,减少分割时间,增强元素间相似性。
在方向识别方面,将处理后的盲道图像分为直行盲道图像与转弯盲道图像。针对直行盲道,利用Canny边缘检测算子提取出边界,再通过Hough变换查找到图像中最长的两条直线,并且根据两条直线与x轴投影的夹角来确定盲道相对于盲人的位置,便于盲人判断偏移方向,规划行走路线;针对转弯盲道,提出一种基于多边形逼近思想的拐点检测算法,将检测的边界连接成闭合轮廓,再利用多边形逼近思想,使用Dp算法将轮廓曲线用几何图形进行拟合,由于拟合后的图形拐点位置精确,利用Susan角点检测算法可以快速高效的检测出盲道的拐点,避免了伪拐点的产生,从而达到盲道方向的识别,提高算法的普适性。
实验表明,本文提出的算法可以有效避免光照等外部条件的影响,提高分割准确性,准确高效地提取出盲道范围,并识别出盲道的偏离位置以及盲道路径的方向,从而指导盲人安全高效出行。