變；當模板圖像和子圖匹配 時，所述第二項有極大值，該方法即為相關系數匹配法，極大值的數值越大表明匹配程度越 好；
[0039] 將式（2)中第二項歸一化，得模板圖像匹配的相關系數R(i，j):
[0040]
[0041] 當模板圖像和子圖完全一樣時，相關系數R(i，j) = 1，即1表示完美的匹配，但此 方法計算量較大、速度較慢，在實時性要求較高的情況下不適用；
[0042] 圖3給出了基于多模板匹配的停車位檢測方法流程圖；綜合分析幾種模板匹配方 法精度與實時性等特點，結合本方法實際需求，本方法選擇通過歸一化平方差匹配法計算 出目標航拍室外停車場圖像中每一部分的停車位模板匹配值，該方法中停車位模板匹配值 越小，匹配精度越高；計算待檢測航拍圖像中各部分匹配值，依次將計算出的最小匹配值處 對應圖像保存為匹配結果，并將該處匹配值置為最大匹配值，然后繼續(xù)選取下一處最小匹 配值對應圖像；以此類推，篩選出一定范圍內的停車位模板匹配值并提取出相應的位置數 據，即可得到目標航拍室外停車場圖像中符合相應模板匹配檢測精度的停車位檢測結果。
[0043] 步驟3 :基于已識別空置停車位空間布局的停車位結構判斷；
[0044] 目前較為規(guī)范的室外停車場停車位類型大致分為三類，如圖4中所示；通過總結 不同停車位類型中車位布局與排列數據，并與識別目標圖片中空置停車位間相應數據進行 對比，便可以初步判斷停車位類型；
[0045] (1)非字型停車位；
[0046] 目前最為常見的室外停車場停車位類型即為非字型，也可稱為垂直式停車位。非 字型停車位的特點為同一列停車位長邊相互平行或重合，短邊處于同一直線上，且長邊與 同一列中停車位中心點連線垂直，短邊與同一列中停車位中心點連線平行；
[0047] 非字型停車位中停車位數據的特點為相鄰兩停車位為同一列停車位時，停車位中 心點橫坐標相等，縱坐標相差一個停車位寬度；相鄰兩停車位為同一行停車位時，停車位中 心點縱坐標相等，橫坐標相差一個停車位長度；
[0048] (2) -字型停車位；
[0049] -字型停車位多出現在路邊以及室外停車場的邊緣部分。一字型停車位的特點為 同一列停車位短邊相互平行或重合，長邊處于同一直線上，且短邊與同一列中停車位中心 點連線垂直，長邊與同一列中停車位中心點連線平行；
[0050] -字型停車位中停車位數據的特點為相鄰兩停車位為同一行停車位時，停車位中 心點縱坐標相等，橫坐標相差一個停車位長度；
[0051] (3)斜線停車位；
[0052] 斜線停車位也稱為斜停式停車位，該類型停車位既適用于路邊，也適用于室外停 車場，但不如以上兩種停車位普遍；斜線停車位的特點為同一列停車位長邊相互重合，短 邊相互平行，且長短邊均與同一列中停車位中心點連線呈一定交叉角度，既非平行也非垂 直；
[0053] 斜線停車位中停車位數據的特點為相鄰兩停車位中心點縱坐標差值為一個停車 位的寬度，橫坐標差值與停車位的斜角有關，為斜角相對的直角邊，斜角一般為45度或60 度；
[0054] 步驟4 :根據航拍高度對停車位模板進行尺寸調節(jié)；
[0055] 航拍過程中無人機并非固定不動的，無人機在豎直方向上的移動會造成航拍圖像 中空置停車位尺寸發(fā)生變化，當變化較大時，之前提取的模板圖像將會變得不適用，造成識 別精度下降等情況，此時通過航拍高度與空置停車位模板圖像尺寸的線性關系可以總結出 不同高度范圍內模板圖像尺寸的變化情況，從而對模板圖像進行調節(jié)，達到識別精度的提 升；
[0056] 由多次航拍結果統(tǒng)計顯示，航拍高度與停車位尺寸的關系通過高精度擬合后可以 用以下公式表達：
[0057]
⑷
[0058] 式中，H為航拍高度，單位為米，hp與w p分別為停車位的長與寬，當停車位尺寸確 定為長寬比2:1時，上式也可表達為：
[0059]
>5)
[0060] 降低擬合精度后，也可以簡單的用線性關系式表達如下：
[0061]
(6)
[0062] 根據航拍高度，可以對已截取模板圖像進行尺寸縮放調節(jié)，從而實現對不同航拍 尚度下識別精度的提尚。
[0063] 經過上述的模板圖像尺寸調節(jié)校正后，重復步驟1~3對航拍圖像中的空置停車 位進行識別。
【主權項】
1. 基于航拍圖像的室外停車場空置停車位識別方法，其特征在于： 步驟1 :基于ROI區(qū)域的模板提??； 首先選定航拍圖像中空置停車位所屬的矩形區(qū)域，確定該矩形區(qū)域為航拍圖像的ROI 區(qū)域，建立空圖像并保存所述的ROI區(qū)域，作為模板圖像儲存； 步驟2 :基于模板匹配的停車位識別； 通過在輸入的航拍圖像上滑動已提取的空置停車位模板圖像，將實際的航拍圖像中空 置停車位圖像和輸入的模板圖像進行匹配； 步驟3 :基于已識別空置停車位空間布局判斷停車位結構； 步驟4 :根據航拍高度對停車位模板進行尺寸調節(jié)，重復步驟1~3對航拍圖像中的空 置停車位進行識別。2. 根據權利要求1所述的基于航拍圖像的室外停車場空置停車位識別方法，其特征在 于：所述的模板匹配具體過程為： 假設輸入航拍圖像為100X100的輸入圖像，所提取的空置停車位圖像為10X10的模 板圖像，多模板匹配檢測流程為： (a) 從輸入航拍圖像的左上角（0,0)點開始，切割一塊（0,0)至（10, 10)的臨時待檢測 圖像；所述臨時待檢測圖像與模板圖像大小相同，均為10X10 ; (b) 用臨時待檢測圖像和已提取的空置停車位模板圖像進行匹配，匹配值記為a[0]; (c) 建立一個結果圖像，將匹配值a[0]保存為其對應的結果圖像（0,0)處的像素值； (d) 切割輸入航拍圖像從（0, 1)至（10, 11)的臨時待檢測圖像，與已提取的空置停車位 模板圖像進行匹配，并記錄匹配值到結果圖像對應位置； (e) 重復（a)~（d)步驟直到輸入航拍圖像的右下角，并將匹配值保存到結果圖像； (f) 提取結果圖像中匹配值達到規(guī)定的像素值，其保存位置所對應的原輸入航拍圖像 相應位置為匹配出的空置停車位位置，與已提取的空置停車位模板圖像尺寸相同的圖像為 檢測出的空置停車位圖像。3. 根據權利要求2所述的基于航拍圖像的室外停車場空置停車位識別方法，其特征在 于：步驟（b)中使用的匹配方法分為平方差匹配法，用下式衡量待匹配圖像中被搜索區(qū)域 子圖和模板圖像的相似性：其中，待匹配圖像像素為（i，j)，模板圖像的尺寸為（m，n)，最好的匹配值為0,匹配越 差，匹配值越大；D (i，j)為計算出的待匹配圖像中每個像素點處對應的平方差匹配值，M和 N為待匹配圖像的長和寬，S11 (m，η)為待匹配圖像中對應像素點處被搜索區(qū)域子圖，T (m，η) 為模板圖像。4. 根據權利要求1所述的基于航拍圖像的室外停車場空置停車位識別方法，其特征在 于：步驟3中通過總結不同停車位類型中車位布局與排列數據，并與識別目標圖片中空置 停車位間相應數據進行對比，便得到停車位類型； (A)非字型停車位； 同一列停車位長邊相互平行或重合，短邊處于同一直線上，且長邊與同一列中停車位 中心點連線垂直，短邊與同一列中停車位中心點連線平行； 非字型停車位中停車位數據的特點為相鄰兩停車位為同一列停車位時，停車位中心點 橫坐標相等，縱坐標相差一個停車位寬度；相鄰兩停車位為同一行停車位時，停車位中心點 縱坐標相等，橫坐標相差一個停車位長度； (B) -字型停車位； 一字型停車位的特點為同一列停車位短邊相互平行或重合，長邊處于同一直線上，且 短邊與同一列中停車位中心點連線垂直，長邊與同一列中停車位中心點連線平行； 一字型停車位中停車位數據的特點為相鄰兩停車位為同一行停車位時，停車位中心點 縱坐標相等，橫坐標相差一個停車位長度； (C) 斜線停車位； 斜線停車位的特點為同一列停車位長邊相互重合，短邊相互平行，且長短邊均與同一 列中停車位中心點連線呈一定交叉角度，既非平行也非垂直； 斜線停車位中停車位數據的特點為相鄰兩停車位中心點縱坐標差值為一個停車位的 寬度，橫坐標差值與停車位的斜角有關，為斜角相對的直角邊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于航拍圖像的室外停車場空置停車位識別方法，包括基于ROI區(qū)域的模板提??；基于模板匹配的停車位識別；基于已識別空置停車位空間布局的停車位結構判斷；以及根據航拍高度對停車位模板進行尺寸調節(jié)的步驟。無人機航拍圖像具有視野廣、機動性強的優(yōu)勢，相對于空置停車位檢測方法，采用無人機在短時間內飛臨多個停車場，可獲得多區(qū)域空置停車位信息，因此基于無人機低空航拍圖像的停車場空置停車位檢測方法具有檢測范圍廣、更新速度快的優(yōu)勢。
【IPC分類】G06K9/00
【公開號】CN105160322
【申請?zhí)枴緾N201510562952
【發(fā)明人】王云鵬, 周思達, 余貴珍, 于海洋, 孫偉力
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月7日