交通标志识别作为智能交通系统的一个重要研究领域已得到很大的发展,对人们日常行车安全将提供极大的帮助。但要实现普及还面临很多的难题,比如道路标志识别系统对应用环境的鲁棒性需要进一步加强,智能的处理方法较少,处理速度有待提高。
智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)作为未来交通系统的发展方向,将信息技术、数据通讯传输技术、控制、电子传感技术及计算机技术等集成应用于地面的交通管理系统而建立的一种广域的全方位发挥作用、实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。
智能交通系统具有两个明显特征。一是交通信息广泛运用于服务,二是提高既有交通设施的运行效率及行车安全性。在这个有着跨行业、跨技术领域等特点的综合系统工程里,道路交通标志识别(Traffic Sign Recognition,简称TSR)作为其中一个非常重要的分支研究领域已得到快速发展,有效识别道路交通标志是车载系统中非常重要的研究课题。
TSR系统中包含两个主要技术步骤,一是交通标志的特征定位及必要的预处理,称为交通标志的初检测。二是标志的提取与分类称为交通标志的判别。
从上个世纪八十年代初期开始,随着对交通标志识别技术的深入研究,不少国家取得了可喜的成果。如美国CMU发展的Navlab Ⅰ-Navlab Ⅱ系列,日本UTMS21的智能交通控制系统,德国Vamp智能汽车,意大利Parma大学研究的ARGO汽车,还有我国清华大学何克忠教授研究的清华THMR-V智能车,都有道路交通标志识别系统的身影。
交通标志检测识别技术的应用现状
人们对安全意识关注度正不断提高,行车安全越来越受到技术开发人员的重视,汽车上安装的先进电子器件越来越多。因此,随着技术的提高,道路交通标志的识别系统也出现在汽车上。
德国戴姆勒汽车公司曾试验一种装有智能控制系统的维塔牌汽车,在这款智能汽车内,装有一套汽车自动驾驶系统。由安装在车身两侧、前后的18台袖珍电子摄像头与车载计算机相连,计算机由12个微处理器组成,每秒钟可处理12次由18台摄像头拍摄的图像。该系统能识别道路上的如限速和禁止超车等标志,并按要求进行行驶,不会发生违章事故。
澳大利亚国家信息与通信技术实验室研究人员设计的驾驶辅助系统可准确识别各种交通标志,并按照交通标志规定对驾驶者进行警告和提醒。该系统由小型摄像头和标识识别系统组成,3台小型摄像头分别被安装在汽车的车内后视镜和仪表盘两侧,安装在车内后视镜上的小型摄像头负责对道路进行监测,并将信号传递到一台负责识别交通标志的车内电脑上,采用基于交通标志形状特征的识别技术。
宝马全新7系装备的道路交通标志系统由装在车内后视镜上的摄像头捕捉道路两旁的限速标志牌,得到的数据会和导航地图相匹配,结果会在仪表中显示。
大众旗下的新辉腾也有类似的配置,也是通过安装在内部后视镜的摄像头,能够实时识别交通标识并将相关信息显示在系统多功能屏上(转速表和时速表之间),不仅显示限速信息,而且有很多重要附加信息(如晚10点至早6点的限速或湿滑路段显示)。
尽管道路交通标志识别系统在现实生活得到了应用,但尚未普及,通常装备在豪华车上。
面临的问题和展望
道路交通标志检测识别技术的应用前景是不言而喻的,但要实现普及应用,还需要更多的深入研究和技术提高。综合前面提到的内容,现今研究工作上还存在如下几个主要问题:
⑴ 理论研究偏多,实际生活应用较少,对于实际应用上的问题考虑不足。
⑵ 由于偏理论研究的多,其实验对象都是基于标准交通标志的图像或针对某一类型的标志,对实景下的研究较少,伎其在应用时的识别准确性、鲁棒性都有待提高。
⑶ 缺乏处理问题的智能方法,主要集中在神经网络方法、遗传算法或模糊推理。由于处理速度的限制,使其不能满足实际应用的实时性要求。
⑷ 道路情况非常复杂,不管是外部环境造成的交通标志影响(污损、颜色、形状的变化等),还是外部环境因素本身的影响(光照、遮挡等),使得道路交通标志的检测充满不确定性,加上技术的阻碍,限制了该系统的运用。
⑸ 各国交通标志存在差异性,没有形成一套统一的数据库,使得技术推广有一定难度。
综上所述,道路交通标志检测识别系统要想得到市场上的普及应用,还需在研究上对生活场景考虑得更多,对现实环境中的标志有足够的灵敏、稳定和准确性。因此,交通标志检测识别系统需要结合实际做更多的实验尝试。另外,采取更优化的智能方法,提高系统的识别速度和处理效率。