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专利号: 2019102719727
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度学习的车辆行车车道检测方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1:数据采集模块布设;

S2:视频数据处理;

S3:音频数据处理;

S4:建立长短期记忆网络LSTM进行训练及测试;

所述步骤S1具体为:

设摄像头C投影在路面F的点为O,OC为摄像机架杆G,AB是摄像头C能够检测的路面区域在路面的投影截面边缘点,拾音器I D以及拾音器II E设置在AB上,AB的中点和DE的中点重合;车辆行驶为B到A,AB之间的间距为20m,拾音器I D和拾音器II E之间间隔为0.2m;同步启动摄像头和拾音器,采集一段时间内的道路数据;

所述步骤S2具体为:

S21将视频转化为图像

设一辆车的行驶速度100km/h=27.8m/s,摄像头拍摄一辆车的有效时间为0.7s,视频1s有24帧,占据视频中的24*0.7=16.8帧,试取3张图片,视频中每隔4帧将视频转成图像,即帧数取5i,5(i+1),5(i+2),…, 5(i+5),i=1,2,3…;

S22进行图像识别

首先对图像进行二值化和灰度处理,边缘检测方法采用Canny,然后是进行开运算,消除细小物体,并在纤细处分离物体和平滑较大物体边界的作用,接着是分析每个区域的图像特征参数,找出提取目标值的区域,得出识别结果;

S23对识别的图像进行标签标注

分析前后图片中目标物的坐标值,确定其为车道占用情况的类别,对不同类别进行编号标记;

所述步骤S3具体为:

S31图像处理结果与音频数据进行数据配对

通过对图像识别得出车道占用情况,对一段时间的图像数据标记对应的车道占用情况标签信息,返回此时的帧数5i,确定此时的时间为(5i/24)s;摄像头拍摄同一时段车辆经过的有效时间为0.7s,经过DE中点的时间为[(5i/24)‑0.35]s,取[(5i/24)‑0.7] [(5i/24)]s~的音频数据,得到的图像标签数据与音频数据形成一一对应的关系;

S32音频数据数字化

获取的音频数据是模拟信号时间段,进行AD转换变成数字信号D1和D2;采用将两段音频数据拼接的方式作为样本信息数据D,D=D1+D2;在每一秒时间按照平均采样的方法取样

100条数据,那么输入数据的大小K_size=0.7*100*2=140,将类别分为9类,即输出结果的大小为L_size=9;

所述步骤S4具体为:

S41基于LSTM模型的车辆车道检测训练学习

利用预处理的数据搭建合适的深度网络模型,已经获取到音频数据和图像标签数据,深度学习模型采用的是长短期记忆网络LSTM;输入层单元数大小是140,采用多个节点数相同的隐藏层,设置隐藏层单元数为80,输出层单元数是9,输入层与隐藏层之间的权重矩阵的大小为140*80;隐藏层与输出层之间权重矩阵的大小为80*9;隐藏层自身的权重矩阵的大小为80*80;

输入的数据利用权重矩阵提取特征,通过激活函数非线性化映射,最后利用softmax分类器进行分类;分类器给出一个9位数的矢量,其中矢量的每一位分别对应车辆行车车道占用情况的概率,将实际概率与真实值之间的误差进行反向传播来修正权重,进行大量带标签的训练,最后得到的是稳定的权重矩阵;

S42基于LSTM模型的车辆车道检测的实现

训练时采用固定长度的音频时间段进行训练,在分类的时候首先是判断触发条件,通过设定阈值的方式产生触发,一旦接收到的音频信号产生触发,将触发信息发送给控制器产生触发中断,此时控制器接收音频此后固定长度的音频时间的数据,然后通过数据处理,处理过程和训练数据音频处理方法一样,将处理后的数据输入到训练好的LSTM模型中进行分类输出,输出编码结果,对应不同的车辆车道占用情况,实现车辆车道的检测。