Επεξεργασία Εικόνας Για Τον Εντοπισμό Των Λωρίδων Κυκλοφορίας Και Υλοποίηση Συστήματος Προειδοποίησης Αναχώρησης Από Τις Λωρίδες Κυκλοφορίας

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η επεξεργασία εικόνας για τον εντοπισμό των λωρίδων κυκλοφορίας και η δημιουργία ενός συστήματος προειδοποίησης αναχώρησης από τις λωρίδες κυκλοφορίας. Ο στόχος αυτός εντάσσεται στο γενικότερο πλαίσιο χρήσης συστημάτων μηχανικής όρασης, ενσωματωμένων σε οχήματα, με σκοπό τη διευκόλυνση του έργου του οδηγού και την αποφυγή ατυχημάτων που οφείλονται σε ανθρώπινο λάθος.Ο αλγόριθμος εντοπισμού λωρίδων κυκλοφορίας που προτείνουμε είναι βασισμένος σε τηλεοπτικές ακολουθίες που λαμβάνονται από ένα όχημα που οδηγεί στην εθνική οδό και χωρίζεται σε εφτά βασικά στάδια. Το πρώτο στάδιο είναι η σύλληψη της εικόνας από μία CCD κάμερα που είναι ενσωματωμένη στο όχημα. Ακολουθούν, η τμηματοποίηση της εικόνας, το φιλτράρισμα του θορύβου και η ανίχνευση των άκρων μέσω κατάλληλου φίλτρου ενώ οι λωρίδες κυκλοφορίας ανιχνεύονται χρησιμοποιώντας το μετασχηματισμό Hough. Δεδομένου ότι οι λωρίδες κυκλοφορίας είναι συνήθως (πλην μικρών εξαιρέσεων) μακριές και ομαλές καμπύλες, τις εξετάζουμε ως ευθείες γραμμές μέσα σε ένα λογικό πλαίσιο για την ασφάλεια των οχημάτων. Μέσω του μετασχηματισμού Hough όχι μόνο καθορίζουμε τη θέση των λωρίδων, αλλά και χρησιμοποιείται για να παρέχει προειδοποίηση αναχώρησης από τα όρια που σχηματίζουν οι περικλείουσες το όχημα λωρίδες. Στο τελευταίο στάδιο οι ανιχνευμένες λωρίδες κυκλοφορίας μέσω ενός πίνακα βαθμονόμησης αντιστοιχίζονται με τη θέση τους στο χώρο. Αυτή η μέθοδος έχει δοκιμαστεί σε δεδομένα από video και τα πειραματικά αποτελέσματα έχουν καταδείξει ένα γρήγορο, ισχυρό σύστημα για ανίχνευση λωρίδων κυκλοφορίας. Επιπλέον αναλύεται λεπτομερώς η διαδικασία βαθμονόμησης της κάμερας μέσω της οποίας η εικόνα της κάμερας αντιστοιχίζεται μέσω ενός ειδικού πίνακα (calibration matrix) και μιας διαδικασίας με τη θέση του στο χώρο, στην περίπτωσή μας στην ως προς τους άξονες x,y,z. Η διαδικασία αυτή έχοντας ως είσοδο τις συντεταγμένες ενός εικονοκυττάρου (i, j) δίνει ως αποτέλεσμα τις συντεταγμένες (x,y,z) του σημείου στο επίπεδο του δρόμου.Μέσω του πίνακα βαθμονόμησης όχι μόνο μπορούμε να υπολογίζουμε για κάθε χρονική στιγμή την θέση των λωρίδων κυκλοφορίας ως προς το όχημα αλλά εξάγουμε και άλλα αποτέλεσματα χρήσιμα για την ασφάλεια του οχήματος και την αποφυγή συγκρούσεων.Ο απαραίτητος κώδικας υλοποίησης των αλγορίθμων δημιουργήθηκε στη γλώσσα προγραμματισμού Matlab.