使用Python+OpenCV進行實時車道檢測
大約十年前,當谷歌還在試驗一輛原型車的時候,我想到了自己的第一輛自動駕駛汽車,當時我立刻被這個想法迷住了。不可否認的是,我必須等待一段時間,直到這些概念向社區(qū)開放,現(xiàn)在看來等待確實是值得的
我最近試驗了一些與計算機視覺有關(guān)的自動駕駛汽車概念,里面包括車道檢測,它實際上是設(shè)計任何一款自主汽車的核心概念。以下是我們將在本視頻中構(gòu)建的車道檢測系統(tǒng):https://youtu.be/sYhZbhT-Smw很酷,對吧?在這個教程中,我會使用OpenCV庫進行車道檢測和自動駕駛汽車。當然,在本教程中,我們還將引入Python代碼。目錄車道檢測概念解釋問題陳述什么是幀掩碼?車道檢測的圖像預處理用OpenCV在Python中實現(xiàn)車道檢測。車道檢測概念解釋:那么什么是車道檢測?以下是百度百科對車道的定義:車道,又稱行車線、車行道,是用在供車輛行經(jīng)的道路,在一般公路和高速公路都有設(shè)置,高速公路對車道使用帶有法律性質(zhì)的規(guī)則,例如行車道和超車道。
對其進行定義是很重要的,因為它使我們能夠繼續(xù)進行車道檢測概念。我們在建立一個系統(tǒng)時不能有任何含糊不清的地方。正如我前面提到的,車道檢測是自動駕駛汽車的關(guān)鍵組成部分,這是駕駛場景理解的重要研究課題之一。一旦獲得車道位置,車輛就知道去哪里,并避免撞上其他車道或離開道路。這樣可以防止駕駛員/車輛系統(tǒng)偏離車道。以下是一些隨機道路圖像(第一行)及其檢測到的車道(第二行):
問題陳述我們希望執(zhí)行的任務(wù)是實時檢測視頻中的車道。我們可以通過多種方式進行車道檢測,我們可以使用基于學習的方法,例如在帶注釋的視頻數(shù)據(jù)集上訓練深度學習模型,或者使用預訓練好的模型。然而,也有更簡單的方法來執(zhí)行車道檢測。在本文中,我將向你展示如何在不使用任何學習模型的情況下完成此任務(wù)。但是我們將使用Python中流行的OpenCV庫。下面是我們將要處理視頻的一個幀:
正如我們在這張圖片中看到的,我們有四條車道被白色的車道標線隔開。所以,要檢測車道,我們就必須檢測車道兩邊的白色標記。這就引出了一個關(guān)鍵問題——我們?nèi)绾螜z測車道標線?除了車道標線之外,場景中還有許多其他對象,如道路上有車輛、路側(cè)護欄、路燈等。在視頻中,每一幀都會有場景變化,這很好地反映了真實的駕駛情況。因此,在解決車道檢測問題之前,我們必須找到一種方法來忽略駕駛場景中不需要的對象。我們現(xiàn)在能做的一件事就是縮小感興趣的領(lǐng)域。與其使用整個幀,不如只使用幀的一部分。在下面的圖像中,除了車道的標記之外,其他所有內(nèi)容都隱藏了。當車輛移動時,車道標線將或多或少地落在該區(qū)域內(nèi):
在下一節(jié)中,我將向你展示如何編輯視頻幀以選擇特定區(qū)域。你還將了解一些必要的圖像預處理操作。什么是幀掩碼(Frame Mask)?在這里,幀掩碼只是一個NumPy數(shù)組。當我們想對圖像應用掩碼時,只需將圖像中所需區(qū)域的像素值更改為0、255或任何其他數(shù)字。下面給出了一個圖像掩蔽的例子,圖像中某個區(qū)域的像素值已設(shè)置為0:
這是一種非常簡單但有效的從圖像中去除不需要的區(qū)域和對象的方法。車道檢測的圖像預處理我們將首先對輸入視頻中的所有幀應用掩碼,然后我們將應用圖像閾值化和霍夫線變換來檢測車道標線。圖像閾值化在這種方法中,灰度圖像的像素值根據(jù)閾值被指定為表示黑白顏色的兩個值之一,因此如果一個像素的值大于一個閾值,它被賦予一個值,否則它被賦予另一個值。

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