[发明专利]一种智能化交通视频图像分割芯片及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频识别、图像分割领域，具体涉及一种基于改进的进化计算算法的交通视频图像分割控制芯片。

背景技术

随着我国经济建设的发展，城市的人口和机动车的保有量也在急剧增长，交通流量日益加大，交通拥挤堵塞现象日益严重，交通事故时有发生。交通问题已成为城市管理工作中的重大社会问题，阻碍和制约着城市经济建设发展。深入研究解决城市交通问题有着极为重要的现实意义。要解决城市交通问题，就必须准确掌握交通信息。目前国内常见的交通流检测方法有人工监测、地埋感应线圈、超声波探测器、视频监测4类。其中，视频监测方法比其他方法更具优越性。

视频交通流检测及车辆识别系统是一种利用图象处理技术实现对交通目标检测和识别的计算机处理系统。通过对道路交通状况信息与交通目标的各种行为（如违章超速，停车，超车等等）的实时检测，实现自动统计交通路段上行驶的机动车的数量、计算行驶车辆的速度以及识别划分行驶车辆的类别等各种有关交通参数，达到监测道路交通状况信息的作用。同时，将检测和识别到的交通信息存储起来，为分析和交通管理提供依据，因此它也是一个交通信息的管理系统。

视频交通流量检测及车辆识别系统是一个集图象处理系统和信息管理系统为一体的综合系统。计算机图象处理主要由图象输入，图象存储和刷新显示，图象输出和计算机接口等几大部分组成，这些部分的总体构成方案及各部分的性能优差直接影响处理系统的质量。图象处理的目标是代替人去处理和理解图象,因此实时性、灵活性、精确性是对系统的主要要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于改进的进化计算算法的交通视频图像分割芯片及其实现方法，为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

   一种智能化交通视频图像分割芯片，主要由图像采集单元、存储单元、滤波单元、时钟单元、通信单元构成，其特征在于：

还包括进化算法求解单元，所述进化算法求解单元为将图像采集单元采集的信息进行图像分割；

所述进化算法求解单元与其他单元的连接结构为：所述芯片中图像采集单元、滤波单元、进化算法求解单元及通信单元构成串联系统，最后将处理信息发送至上位机；存储单元和时钟单元独立于串联系统外，控制芯片整体即时参数更改及数据存储。

为了事上述智能化交通视频图像分割芯片能够更好的实现，本发明所述进化算法求解单元采用了一种基于改进的进化计算算法的阈值图像分割方法进行交通视频图像的智能优化分割，具体分割步骤为预处理和智能分割两个步骤。

进一步地，所述预处理步骤为对采集的彩色图像进行灰度化处理，该处理由进化算法求解单元完成：

1) 构建灰度图：根据芯片采集的彩色图像，对其进行细分以及灰度处理，并用N₁表示图像的像素点个数，而灰度值表示为{0,1，…，L-1}，得到分割图像的灰度参数图。

2）设定图像的分割阈值为x，根据熵值构造阈值图分割代价函数，如下式所示：

               

式中：O代表目标部分，B代表背景部分，P_i代表灰度值为i的像素点出现的概率，H(B)和H(O)代表局部熵；

图像分割阈值x的判断标准是：其熵值的大小，当熵值取最大值时，图像的分割效果最好，图像中的背景和目标内部灰度一致性较高，而邻间则较差。

进一步地，所述智能分割步骤由进化算法求解单元完成，步骤为:

   1）构建基于改进的进化计算算法的阈值图像分割算法：首先，用反映复杂系统能量分布的幂次法则改造选择算子是对父代的选择采用幂次法，而对母代的选择则采用顺序选择；其次，设计具有自学习特性的环境-基因双演化交叉算子；再次，采用反馈机理改进更新策略，提出一种自适应的更新策略算子；最后，提出基因漂流算子并用于进化算法中；以上各算子在进行进化计算过程中相互平衡、相互制约，以提高算法的效率及防止早熟； 

2）进化算法求解单元初始化：设定算法终止条件，设置算法运行参数；

3) 算法终止条件判断：当满足终止条件就结束算法，执行第5）步，否则，执行第4)步；

4) 采用基于改进的进化计算算法的阈值图像分割算法对交通信号图进行分割，返回5)；

5)根据图像分割结果，对车辆信息进行识别。