1.一種車型識別方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)視頻圖像采集,車型分別為轎車(包括小轎車、吉普車)、面包車(包括商務(wù)車及普通面包車)和公共汽車(公交車)三類,分別用C、V、B表示;從視頻中提取多幅關(guān)鍵幀圖像構(gòu)建了車輛圖像庫,其中訓(xùn)練樣本采集和測試樣本采集包括:轎車、面包車、公共汽車;
(2)圖像分割及預(yù)處理:
將每個樣本經(jīng)過圖像剪裁成85×60像素大小且含車輛目標(biāo)的圖片,進(jìn)行邊緣檢測和形態(tài)學(xué)操作;
(3)圖像特征提取及降維:
首先,對進(jìn)行形態(tài)學(xué)操作后的圖像進(jìn)行形狀及紋理特征提取,由區(qū)域像素數(shù)、均值、標(biāo)準(zhǔn)差、三階矩、熵組成的5維的特征向量;其中,區(qū)域像素數(shù)是區(qū)域內(nèi)總的像素數(shù),均值是紋理平均亮度的度量,標(biāo)準(zhǔn)差是紋理灰度級對比度度量,三階矩表示直方圖偏斜度的度量,熵是描述圖像亮度隨機(jī)性的度量;
然后,對去除背景后的原圖像進(jìn)行HOG(梯度方向直方圖)特征提取,形成高維的特征向量;
最后,將高維特征向量進(jìn)行主成分分析法(PCA)降維處理,加上描述形狀和紋理的特征,形成特征向量,然后經(jīng)過LDA算法計算類內(nèi)散布矩陣Sw及類間散布矩陣Sb,最后取矩陣Sb的前k個特征向量作為LDA特征子空間的投影矩陣,訓(xùn)練樣本和測試樣本最后均以k維的特征向量表示;
(4)構(gòu)造支持向量機(jī)核函數(shù)的選擇與參數(shù)的確定:
利用支持向量機(jī)進(jìn)行分類時,選用徑向基核函數(shù),并確定徑向基核函數(shù)本身的參數(shù)γ以及懲罰參數(shù)C;
(5)多類分類器的設(shè)計:
構(gòu)造3個一對一分類器,即(C,B)(將轎車劃分為正類,公共汽車劃為負(fù)類),(C,V)及(B,V),構(gòu)造有向無環(huán)圖,并通過決策有向無環(huán)圖多分類方法進(jìn)行車型的分類。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車型識別方法,其特征在于,步驟(3)中HOG特征提取的具體方法如下:
(1)計算每個像素的梯度幅度和方向;
(2)將圖像分成8×8個像素大小的單元格(cell),將每個梯度方向(180度)分為9個區(qū)間,每個區(qū)間([(x-1)*20,x*20],x=1,2,…,9)是20度的范圍,然后將每個單元格中所有像素的梯度方向累加到各個區(qū)間上,這樣每個單元格就形成一個9維的特征向量;相鄰的cell(2×2)組成一個塊(block),而相鄰block間有一半的區(qū)域是重疊的,所以每個(2*2*9)維的特征向量;
(3)在block內(nèi)采用對比度歸一化處理,以消除光照的影響,得到block的HOG特征;
(4)將檢測窗口中所有重疊的block進(jìn)行HOG特征的收集,并將它們結(jié)合成最終的HOG特征向量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車型識別方法,其特征在于,步驟(3)中將高維特征向量進(jìn)行降維處理的具體方法如下:
(1)把每幅圖像的HOG特征向量構(gòu)成一個矩陣Xn×N,每一行代表一個樣本,每一列代表一個特征值,計算矩陣Xn×N的協(xié)方差矩陣S=E[(Xn×N-μ)T(Xn×N-μ)],其中μ是樣本的總體均值矩陣,設(shè)待測樣品為X1×N;
(2)計算S的特征值,將其按從大到小排列,記作λ1≥λ2≥…≥λN,并計算的特征向量矩陣CN×N;
(3)選取前m個特征值,使貢獻(xiàn)率選取CN×N的前m列,構(gòu)成CN×m;
(4)利用Xn×m=(Xn×N-μ)CN×m計算樣本庫樣本主成分和X1×m=(X1×N-μ)CN×m計算待測樣本主成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車型識別方法,其特征在于,步驟(3)中LDA算法的步驟如下:
(1)設(shè)y={x1,x2,…xN}是一個樣本集,每個樣本是一個d維的向量,其中yi類的樣本是設(shè)某一樣本xj,其中xj∈yi,求各類樣品的均值向量mi,計算公式如下:
(2)求各類類內(nèi)離散度矩陣Si,總類內(nèi)離散度矩陣Sw及類間散布矩陣Sb,計算公式如下:
Si=∑(xj-mi)(xj-mi)T,i=1,2,…N,
其中,Pi是yi類的先驗概率;
(3)求向量w*,
(4)求出樣品在w*上的投影點yi=w*Txi。