Python道路车道线检测的实现


Posted in Python onJune 27, 2021

车道线检测是自动驾驶汽车以及一般计算机视觉的关键组件。这个概念用于描述自动驾驶汽车的路径并避免进入另一条车道的风险。

在本文中,我们将构建一个机器学习项目来实时检测车道线。我们将使用 OpenCV 库使用计算机视觉的概念来做到这一点。为了检测车道,我们必须检测车道两侧的白色标记。

Python道路车道线检测的实现

使用 Python 和 OpenCV 进行道路车道线检测
使用 Python 中的计算机视觉技术,我们将识别自动驾驶汽车必须行驶的道路车道线。这将是自动驾驶汽车的关键部分,因为自动驾驶汽车不应该越过它的车道,也不应该进入对面车道以避免事故。

帧掩码和霍夫线变换
要检测车道中的白色标记,首先,我们需要屏蔽帧的其余部分。我们使用帧屏蔽来做到这一点。该帧只不过是图像像素值的 NumPy 数组。为了掩盖帧中不必要的像素,我们只需将 NumPy 数组中的这些像素值更新为 0。

制作后我们需要检测车道线。用于检测此类数学形状的技术称为霍夫变换。霍夫变换可以检测矩形、圆形、三角形和直线等形状。

按照以下步骤在 Python 中进行车道线检测:

1.导入包

import matplotlib.pyplot as plt

import numpy as np
import cv2
import os
import matplotlib.image as mpimg
from moviepy.editor import VideoFileClip
import math

2. 应用帧屏蔽并找到感兴趣的区域:

def interested_region(img, vertices):
    if len(img.shape) > 2: 
        mask_color_ignore = (255,) * img.shape[2]
    else:
        mask_color_ignore = 255
        
    cv2.fillPoly(np.zeros_like(img), vertices, mask_color_ignore)
    return cv2.bitwise_and(img, np.zeros_like(img))

3.霍夫变换空间中像素到线的转换:

def hough_lines(img, rho, theta, threshold, min_line_len, max_line_gap):
    lines = cv2.HoughLinesP(img, rho, theta, threshold, np.array([]), minLineLength=min_line_len, maxLineGap=max_line_gap)
    line_img = np.zeros((img.shape[0], img.shape[1], 3), dtype=np.uint8)
    lines_drawn(line_img,lines)
    return line_img

4. 霍夫变换后在每一帧中创建两条线:

def lines_drawn(img, lines, color=[255, 0, 0], thickness=6):
    global cache
    global first_frame
    slope_l, slope_r = [],[]
    lane_l,lane_r = [],[]

    α =0.2 
  for line in lines:
        for x1,y1,x2,y2 in line:
            slope = (y2-y1)/(x2-x1)
            if slope > 0.4:
                slope_r.append(slope)
                lane_r.append(line)
            elif slope < -0.4:
                slope_l.append(slope)
                lane_l.append(line)
        img.shape[0] = min(y1,y2,img.shape[0])
    if((len(lane_l) == 0) or (len(lane_r) == 0)):
        print ('no lane detected')
        return 1
    slope_mean_l = np.mean(slope_l,axis =0)
    slope_mean_r = np.mean(slope_r,axis =0)
    mean_l = np.mean(np.array(lane_l),axis=0)
    mean_r = np.mean(np.array(lane_r),axis=0)
    
    if ((slope_mean_r == 0) or (slope_mean_l == 0 )):
        print('dividing by zero')
        return 1
    
    x1_l = int((img.shape[0] - mean_l[0][1] - (slope_mean_l * mean_l[0][0]))/slope_mean_l) 
    x2_l = int((img.shape[0] - mean_l[0][1] - (slope_mean_l * mean_l[0][0]))/slope_mean_l)   
    x1_r = int((img.shape[0] - mean_r[0][1] - (slope_mean_r * mean_r[0][0]))/slope_mean_r)
    x2_r = int((img.shape[0] - mean_r[0][1] - (slope_mean_r * mean_r[0][0]))/slope_mean_r)
    
   
    if x1_l > x1_r:
        x1_l = int((x1_l+x1_r)/2)
        x1_r = x1_l
        y1_l = int((slope_mean_l * x1_l ) + mean_l[0][1] - (slope_mean_l * mean_l[0][0]))
        y1_r = int((slope_mean_r * x1_r ) + mean_r[0][1] - (slope_mean_r * mean_r[0][0]))
        y2_l = int((slope_mean_l * x2_l ) + mean_l[0][1] - (slope_mean_l * mean_l[0][0]))
        y2_r = int((slope_mean_r * x2_r ) + mean_r[0][1] - (slope_mean_r * mean_r[0][0]))
    else:
        y1_l = img.shape[0]
        y2_l = img.shape[0]
        y1_r = img.shape[0]
        y2_r = img.shape[0]
      
    present_frame = np.array([x1_l,y1_l,x2_l,y2_l,x1_r,y1_r,x2_r,y2_r],dtype ="float32")
    
    if first_frame == 1:
        next_frame = present_frame        
        first_frame = 0        
    else :
        prev_frame = cache
        next_frame = (1-α)*prev_frame+α*present_frame
             
    cv2.line(img, (int(next_frame[0]), int(next_frame[1])), (int(next_frame[2]),int(next_frame[3])), color, thickness)
    cv2.line(img, (int(next_frame[4]), int(next_frame[5])), (int(next_frame[6]),int(next_frame[7])), color, thickness)
    
    cache = next_frame

5.处理每一帧视频以检测车道:

def weighted_img(img, initial_img, α=0.8, β=1., λ=0.):
    return cv2.addWeighted(initial_img, α, img, β, λ)


def process_image(image):

    global first_frame

    gray_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    img_hsv = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_RGB2HSV)


    lower_yellow = np.array([20, 100, 100], dtype = "uint8")
    upper_yellow = np.array([30, 255, 255], dtype="uint8")

    mask_yellow = cv2.inRange(img_hsv, lower_yellow, upper_yellow)
    mask_white = cv2.inRange(gray_image, 200, 255)
    mask_yw = cv2.bitwise_or(mask_white, mask_yellow)
    mask_yw_image = cv2.bitwise_and(gray_image, mask_yw)

    gauss_gray= cv2.GaussianBlur(mask_yw_image, (5, 5), 0)

    canny_edges=cv2.Canny(gauss_gray, 50, 150)

    imshape = image.shape
    lower_left = [imshape[1]/9,imshape[0]]
    lower_right = [imshape[1]-imshape[1]/9,imshape[0]]
    top_left = [imshape[1]/2-imshape[1]/8,imshape[0]/2+imshape[0]/10]
    top_right = [imshape[1]/2+imshape[1]/8,imshape[0]/2+imshape[0]/10]
    vertices = [np.array([lower_left,top_left,top_right,lower_right],dtype=np.int32)]
    roi_image = interested_region(canny_edges, vertices)

    theta = np.pi/180

    line_image = hough_lines(roi_image, 4, theta, 30, 100, 180)
    result = weighted_img(line_image, image, α=0.8, β=1., λ=0.)
    return result

6. 将输入视频剪辑成帧并得到结果输出视频文件:

first_frame = 1
white_output = '__path_to_output_file__'
clip1 = VideoFileClip("__path_to_input_file__")
white_clip = clip1.fl_image(process_image)
white_clip.write_videofile(white_output, audio=False)

车道线检测项目 GUI 代码:

Python道路车道线检测的实现

import tkinter as tk
from tkinter import *
import cv2
from PIL import Image, ImageTk
import os
import numpy as np


global last_frame1                                   
last_frame1 = np.zeros((480, 640, 3), dtype=np.uint8)
global last_frame2                                      
last_frame2 = np.zeros((480, 640, 3), dtype=np.uint8)
global cap1
global cap2
cap1 = cv2.VideoCapture("path_to_input_test_video")
cap2 = cv2.VideoCapture("path_to_resultant_lane_detected_video")

def show_vid():                                       
    if not cap1.isOpened():                             
        print("cant open the camera1")
    flag1, frame1 = cap1.read()
    frame1 = cv2.resize(frame1,(400,500))
    if flag1 is None:
        print ("Major error!")
    elif flag1:
        global last_frame1
        last_frame1 = frame1.copy()
        pic = cv2.cvtColor(last_frame1, cv2.COLOR_BGR2RGB)     
        img = Image.fromarray(pic)
        imgtk = ImageTk.PhotoImage(image=img)
        lmain.imgtk = imgtk
        lmain.configure(image=imgtk)
        lmain.after(10, show_vid)


def show_vid2():
    if not cap2.isOpened():                             
        print("cant open the camera2")
    flag2, frame2 = cap2.read()
    frame2 = cv2.resize(frame2,(400,500))
    if flag2 is None:
        print ("Major error2!")
    elif flag2:
        global last_frame2
        last_frame2 = frame2.copy()
        pic2 = cv2.cvtColor(last_frame2, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        img2 = Image.fromarray(pic2)
        img2tk = ImageTk.PhotoImage(image=img2)
        lmain2.img2tk = img2tk
        lmain2.configure(image=img2tk)
        lmain2.after(10, show_vid2)

if __name__ == '__main__':
    root=tk.Tk()                                     
    lmain = tk.Label(master=root)
    lmain2 = tk.Label(master=root)

    lmain.pack(side = LEFT)
    lmain2.pack(side = RIGHT)
    root.title("Lane-line detection")            
    root.geometry("900x700+100+10") 
    exitbutton = Button(root, text='Quit',fg="red",command=   root.destroy).pack(side = BOTTOM,)
    show_vid()
    show_vid2()
    root.mainloop()                                  
    cap.release()

到此这篇关于Python道路车道线检测的实现的文章就介绍到这了,更多相关Python 道路车道线检测内容请搜索三水点靠木以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持三水点靠木!

Python 相关文章推荐
Python中为feedparser设置超时时间避免堵塞
Sep 28 Python
查看Python安装路径以及安装包路径小技巧
Apr 28 Python
用Python的Django框架来制作一个RSS阅读器
Jul 22 Python
python密码错误三次锁定(实例讲解)
Nov 14 Python
Python3网络爬虫之使用User Agent和代理IP隐藏身份
Nov 23 Python
python实现图片筛选程序
Oct 24 Python
浅谈pandas筛选出表中满足另一个表所有条件的数据方法
Feb 08 Python
python中for循环变量作用域及用法详解
Nov 05 Python
在tensorflow中实现屏蔽输出的log信息
Feb 04 Python
python3将变量写入SQL语句的实现方式
Mar 02 Python
python实现视频压缩功能
Dec 18 Python
python OpenCV学习笔记
Mar 31 Python
浅析Django接口版本控制
浅析Python实现DFA算法
解析目标检测之IoU
pycharm代码删除恢复的方法
Python max函数中key的用法及原理解析
Python访问Redis的详细操作
一文搞懂python异常处理、模块与包
You might like
人大复印资料处理程序_补充篇
2006/10/09 PHP
在PHP上显示JFreechart画的统计图方法
2013/11/03 PHP
Js event事件在IE、FF兼容性问题
2011/01/01 Javascript
基于jquery插件实现常见的幻灯片效果
2013/11/01 Javascript
关于延迟加载JavaScript
2015/05/05 Javascript
基于jQuery ligerUI实现分页样式
2016/09/18 Javascript
微信小程序 高德地图SDK详解及简单实例(源码下载)
2017/01/11 Javascript
jQuery基本筛选选择器实例代码
2017/02/06 Javascript
js-FCC算法-No repeats please字符串的全排列(详解)
2017/05/02 Javascript
使用ef6创建oracle数据库的实体模型遇到的问题及解决方案
2017/11/09 Javascript
angular2系列之路由转场动画的示例代码
2017/11/09 Javascript
React Native悬浮按钮组件的示例代码
2018/04/05 Javascript
vue实现瀑布流组件滑动加载更多
2020/03/10 Javascript
Vue实现返回顶部按钮实例代码
2020/10/21 Javascript
JavaScript 实现轮播图特效的示例
2020/11/05 Javascript
[04:15]DOTA2-DPC中国联赛1月19日Recap集锦
2021/03/11 DOTA
Python天气预报采集器实现代码(网页爬虫)
2012/10/07 Python
详解Python中with语句的用法
2015/04/15 Python
python正则实现计算器功能
2017/12/14 Python
对python3新增的byte类型详解
2018/12/04 Python
python剪切视频与合并视频的实现
2020/03/03 Python
Pycharm IDE的安装和使用教程详解
2020/04/30 Python
解决pymysql cursor.fetchall() 获取不到数据的问题
2020/05/15 Python
CSS3旋转——彩色扇子兼容firefox浏览器
2013/06/04 HTML / CSS
处理textarea中的换行和空格
2019/12/12 HTML / CSS
应用服务器有那些
2012/01/19 面试题
XML文档面试题
2015/08/05 面试题
大学应届生求职简历的自我评价
2013/10/08 职场文书
会计应聘求职信范文
2013/12/17 职场文书
中级会计职业生涯规划范文
2014/01/16 职场文书
圣诞节红领巾广播稿
2014/02/03 职场文书
《尊严》教学反思
2014/02/11 职场文书
会计求职信范文
2014/05/24 职场文书
护士自荐信怎么写
2015/03/06 职场文书
2015年初中教务处工作总结
2015/07/21 职场文书
严以修身专题学习研讨会发言材料
2015/11/09 职场文书