本文關(guān)鍵詞：基于改進(jìn)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的交通標(biāo)志牌識別算法研究　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,擁有汽車對于很多家庭來說已不是難事,但與此同時(shí)交通事故的不斷增加也給社會(huì)帶來了巨大危害。為了避免出現(xiàn)交通事故,在高速公路,省道國道,危險(xiǎn)路段等都會(huì)設(shè)置相應(yīng)的交通標(biāo)志牌,指導(dǎo)司機(jī)按規(guī)定安全駕駛,但往往由于駕駛員自身原因,未能注意到道路一旁的交通標(biāo)志牌,從而造成交通事故。交通標(biāo)志識別系統(tǒng)的開發(fā)可以有效地利用科技的手段解決這一問題,然而真實(shí)場景極其復(fù)雜,對于計(jì)算機(jī)識別系統(tǒng)來說,不同光照強(qiáng)度,遮擋等都會(huì)給檢測和分類帶來困難,這些因素制約著標(biāo)志牌識別乃至汽車輔助駕駛的發(fā)展。為了解決上述問題,本文在總結(jié)了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究基礎(chǔ)上,面對圖像中標(biāo)志牌變形,缺損等情況,結(jié)合近年來機(jī)器學(xué)習(xí)支持向量機(jī)(Support Vector Machine,SVM)以及卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional Neural Networks,CNN)的快速發(fā)展,進(jìn)行標(biāo)志牌識別方面的算法研究,本文研究分兩階段,具體內(nèi)容如下:第一階段為標(biāo)志牌檢測算法研究。近年來MSER(Maximally Stable Extremal Regions)在車牌識別、文字識別等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,其仿射不變、穩(wěn)定等特性使其在這些領(lǐng)域取得了優(yōu)異的成績,SVM在圖片分類,目標(biāo)識別尤其是二分類問題上表現(xiàn)優(yōu)異,本文將兩者優(yōu)勢結(jié)合,提出一種穩(wěn)定的基于SVM和MSER的交通標(biāo)志牌檢測算法。算法首先對圖像進(jìn)行HSV顏色分割預(yù)處理,然后對分割圖像進(jìn)行MSER區(qū)域檢測,并按規(guī)則篩選區(qū)域,最后利用SVM模型判斷每一個(gè)區(qū)域是否包含標(biāo)志牌。在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用統(tǒng)計(jì)分析的方法確定MSER參數(shù),在德國交通標(biāo)志檢測標(biāo)準(zhǔn)(German Traffic Sign Detection Benchmark,GTSDB)和德國交通標(biāo)志識別標(biāo)準(zhǔn)(German Traffic Sign Recognition Benchmark,GTSRB)數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)上,制作本文特殊變形增量的SVM訓(xùn)練集,訓(xùn)練SVM模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與其他算法相比,本文檢測算法具有更高的準(zhǔn)確率和查全率,在復(fù)雜多變的場景下具有更好的穩(wěn)定性,且計(jì)算效率較高,滿足標(biāo)志牌識別系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求。第二階段為標(biāo)志牌分類算法研究。本文提出基于改進(jìn)lenet-5網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志牌分類算法。傳統(tǒng)的lenet-5網(wǎng)絡(luò)對輸入形式,卷積核初始化方法等都沒有嚴(yán)格的要求,卷積核初始化方法采用最原始的隨機(jī)初始化,網(wǎng)絡(luò)模型在訓(xùn)練,分類階段都非常耗時(shí)。本文針對交通標(biāo)志牌識別算法所要求的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn),將lenet-5網(wǎng)絡(luò)卷積核初始化方式設(shè)置為平均Gabor核初始化,去掉傳統(tǒng)lenet-5網(wǎng)絡(luò)C5層,用激勵(lì)函數(shù)Re LU替代Sigmoid,將輸出層的Softmax分類器采用更快速輕量級的SVM分類器代替。實(shí)驗(yàn)過程中采用在標(biāo)志牌識別領(lǐng)域具有極高代表性的GTSRB數(shù)據(jù)集作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)lenet-5網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練收斂速度,分類時(shí)間上都大大優(yōu)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),且具有極高的分類準(zhǔn)確率,滿足標(biāo)志牌識別系統(tǒng)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的要求。綜上所述,本文從標(biāo)志牌識別系統(tǒng)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、穩(wěn)定等要求出發(fā),結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了符合要求的標(biāo)志牌檢測算法和標(biāo)志牌分類算法,分別在GTSDB和GTSRB數(shù)據(jù)集上取得了理想的效果。
[Abstract]:In order to avoid traffic accidents , it is difficult to detect and classify the traffic signs on the highway , provincial highway , dangerous road , etc . In order to avoid traffic accidents , this paper puts forward a stable traffic sign recognition algorithm based on SVM and MSER . In order to solve the above problems , this paper presents a stable traffic sign recognition algorithm based on SVM and MSER . On the basis of German Traffic Sign Detection Benchmark ( GTSDB ) and German Traffic Sign Recognition Benchmark ( GTSRB ) data set , the SVM training set and SVM model of special deformation increment are made . The experimental results show that the improved lenet - 5 network has better stability in training and classification .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;TP183

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