OpenCV 车道检测

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前言

如果要检测道路图像中的车道，方法之一是利用深度学习的语义分割技术。而在 OpenCV 中解决此问题可以使用边缘检测器。在本节中，我们将了解如何使用边缘检测和直线检测识别道路图像中的车道。

模型分析

使用 OpenCV 检测图像中道路边缘的策略如下：

1. 检测图像中的对象边缘
2. 识别遵循直线且连接的边缘
3. 从图像的一端延伸识别出的直线至另一端

车道检测

(1) 导入库并查看示例图像：

import cv2, numpy as np import matplotlib.pyplot as plt,cv2  IMG = cv2.imread('3.jpeg') img = np.uint8(IMG.copy()) 

图像中包含许多信息，但本节中我们只需要检测直线。使用 Canny 边缘检测器可以获取图像边缘，当颜色发生剧烈变化时，Canny 检测器会将其识别为边缘，颜色变化在数学上取决于图像内像素的梯度。两个像素的差异越大，像素表示物体边缘的可能性就越高。

(2) 使用 cv2.Canny 边缘检测器获取图像中的边缘：

img = cv2.blur(img, (5,5)) edges = cv2.Canny(img,150,200) plt.imshow(edges, cmap='gray') plt.show() 

在以上代码中，首先使用 cv2.blur 对原始图像进行模糊处理，以 5 x 5 的窗口为单位，计算窗口内像素值的平均值，并将中心元素替换为周围像素的像素值的平均值。使用 cv2.Canny 方法计算边缘时，值 150 和 200 分别表示边缘所对应的最小和最大可能梯度值。如果一个像素两侧的像素差值较大，则该像素会被识别为边缘。原始图像和模糊图像的边缘如下所示：

从上图中可以看出，对原始图像进行模糊处理后，边缘会更加清晰合理。识别出边缘后，我们介绍如何使用 HoughLines 技术从图像中提取直线。

(3) 使用 cv2.HoughLines 函数识别长度至少为 100 像素的直线：

lines = cv2.HoughLines(edges,1,np.pi/180,150) 

其中，参数值 100 指定识别直线的长度应至少为 100 像素。得到的每条线都包括与图像左下角的距离和相应的角度，通常用极坐标中的 [rho, theta] 表示。

(4) 绘制检测出的直线：

lines = lines[:,0,:] for rho,theta in lines:     a = np.cos(theta)     b = np.sin(theta)     x0 = a*rho     y0 = b*rho     x1 = int(x0 + 10000*(-b))     y1 = int(y0 + 10000*(a))     x2 = int(x0 - 10000*(-b))     y2 = int(y0 - 10000*(a))     cv2.line(img,(x1,y1),(x2,y2),(0,0,255),2)  img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)  plt.imshow(img) plt.show() 

本节中，我们首先通过执行模糊和边缘检测从图像中滤除噪声，得到候选车道像素。然后，使用 HoughLines 进一步过滤掉小于 100 个像素的直线候选。

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