摘 要

随着社会疾速发展，机动车辆数量持续增长，给交通运输带来了不小的压力，智能交通系统的出现提高了人们出行的安全性和快捷性，具有广阔的应用前景，其中，交通标志识别系统作为一个重要的组成部分，发挥着不容忽视的作用。本文的研究内容便是对交通标志图像进行识别，过程主要包括交通标志检测、识别，以及识别系统平台的搭建三部分。

由于交通标志的颜色通常明亮显眼，因此在交通标志的检测阶段，本文根据交通标志的这种特征，对不同色彩空间的颜色信息提取能力进行比较，决定采用基于HSV颜色空间分割技术，从整幅图像中分割出含有交通标志相同颜色的部分，从而减少匹配的范围。在交通标志的识别阶段，对于已分割出来的交通标志，本文使用了尺度不变特征变换算法来提取图像的SIFT特征，从而与已建立的交通标志特征数据库进行模板匹配，根据匹配结果判断图像中含有何种交通标志。

本文设计搭建了一个基于MATLAB的交通标志识别平台，对于用户选择输入的交通标志图像进行处理，并以消息框的方式将识别结果显示出来，系统对常见的交通标志可进行正确识别。

关键词：交通标志识别；颜色空间；特征匹配；系统实现

Abstract

With the rapid development of society, the number of motor vehicles continued to grow, bringing lots of pressure to the transportation, the emergence of intelligent transportation system has improved the safety and fast of people's travel, it has a broad application prospects, of which traffic signs Recognition system is an important component, it plays a role that can not be ignored. The research content of this paper is to identify the traffic sign image. The process mainly includes three parts: traffic sign detection, identification and recognition system platform.

Because the colors of traffic signs are usually bright and conspicuous, the color information extraction ability of different color spaces is compared in the detection stage of traffic signs according to this characteristics of traffic signs. Based on HSV color space segmentation technology, The image divides the part of the same color with the traffic sign, thereby reducing the matching range. In the identification stage of the traffic sign, this paper uses the scale invariant feature transformation algorithm to extract the SIFT feature of the image, which is matched with the established database of traffic sign feature for the segmented traffic signs. Then decide which traffic signs are there.

This paper has designed a traffic sign recognition platform based on MATLAB, which is used to process the input traffic images and display the recognition results in the form of message boxes. The system can correctly identify the common traffic signs.

Key words: traffic sign recognition；color space；feature matching；system realization

目录

第1章 绪论 1

1.1课题研究的目的与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文研究内容与章节安排 3

第2章 交通标志识别系统设计 5

2.1系统总体设计 5

2.2系统平台介绍 6

2.3实验方法选取 6

2.3.1 颜色空间的选择 7

2.3.2 图像特征提取方法的选择 8

2.4 本章小结 8

第3章 基于颜色的交通标志检测实验 9

3.1 HSV颜色空间 9

3.2 交通标志的分割 10

3.2.1 交通标志的特点 10

3.2.2 颜色的分割 10

3.3 交通标志的提取 11

3.4 本章小结 14

第4章 基于SIFT特征的交通标志识别实验 15

4.1 SIFT算法 15

4.2交通标志特征提取 18

4.3模板匹配识别 20

4.4 本章小结 22

第5章 交通标志识别系统的实现 23

5.1 图形用户界面 23

5.2 系统的实现 24

5.3 本章小结 26

第6章 总结与展望 27

6.1 本文工作总结 27

6.2 未来工作展望 27

参考文献 29

致谢 30

第1章 绪论

1.1课题研究的目的与意义

人类社会生活基本分为衣食住行四个方面，而交通作为四大主题之一，它是否方便、快捷、安全，影响着我们生活质量的提高。从小的层面看，交通是每个人生活中不可或缺的部分，从大的层面看，交通是国与国、城市与城市相互连接的重要纽带，从古代内河航运到近代铁路交通，再到现代高速公路，交通方式的改变促进了不同地区的经济交流、人口迁移，为城市的发展增添活力，而一个城市的交通系统完善程度也从侧面反映了城市的发展情况。

如今，虽有海陆空多种交通方式供人们选择，但最基础的还是道路交通，近些年来，机动车保有量继续保持高速增长态势，近五年年均增加1400万辆，到 2017年，全国机动车数量已突破了3亿辆，马路上水泄不通，地铁上也是人满为患。大量的人员出行和频繁的物资交流，使城市交通背负着沉重的压力，引发了一系列的交通问题如交通拥堵、事故频发、环境污染等，由于交通系统的构成较为繁杂，单独车辆考虑或道路无法很好地解决道路交通问题，因此，人们开始了对智能交通系统（Intelligent Transportation System,ITS）的研究，将传感、信息、控制及计算机等技术结合起来，为交通运输管理体系提供服务^[1]，使其运行更加高效、更加准确。　　

在道路交通的过程中，各种交通标志对于维持良好的交通秩序起着重要作用。对交通标志进行自动识别不仅能够帮助司机更好的驾驶，而且有利于避免交通事故的发生，因此道路交通标志识别（Traffic Sign Recognition,TSR）的重要性不言而喻，它是ITS的重要组成部分^[2]，它采集了车辆行驶过程中出现的道路交通标志信息，进行相应处理后通过语音播报或者图像提示的方式传递给司机，为驾驶员提供指示或警告。在无人驾驶汽车上甚至可以通过识别结果来给汽车提供指令，直接控制车辆的操作，达到自动驾驶目的。这对于智能车辆的研发、智能交通技术的发展以及解决城市交通问题具有重要的理论意义和实用价值。