关于交通标志牌检测与识别的研究综述

简介：
本文为交通标志牌的检测与识别技术提供了一篇全面的研究综述。文中分析了当前领域的挑战，并总结了未来研究的方向和趋势。 交通标志牌检测与识别技术是计算机视觉领域中的一个重要研究方向，它涵盖了图像处理、模式识别、机器学习及深度学习等多个方面。这项技术的目的是通过分析交通场景中的图像来辨别并定位出各种类型的交通标志，这对提高交通安全性和效率至关重要。 自二十世纪八十年代起，国外学者便开始了对交通标志识别（TSR）的研究工作。日本在1987年即开始进行相关研究，并使用了阈值分割算法和模板匹配方法来进行检测与识别。到了九十年代至二十一世纪初，随着机器学习及深度学习技术的发展，TSR领域的研究取得了显著进展，并尝试推出了一些简单的交通标志识别系统。自2000年以来特别是德国在2011年举办了一次交通标志检测和识别大赛之后，该领域吸引了全球的关注并迅速发展。 近年来，在卷积神经网络（CNN）等深度学习技术的推动下，多目标检测与实时处理能力得到了显著提升。交通标志牌检测与识别技术主要应用于智能交通系统（ITS），旨在减少交通事故及提高交通运行效率。为了实现这一目标，研究者们利用机器学习和深度学习方法不断提高算法性能，并借助硬件计算性能的进步来推进TSR的研究。 该领域的研究可以划分为几个阶段： 1. 方法探索期：集中于检测、分割与分类等环节的算法开发。 2. 系统实验期：开始尝试构建简单的交通标志识别系统并改进其准确率和处理时间。 3. 深度学习技术应用期：借助深度学习特别是卷积神经网络（CNN）的进步来提高TSR系统的性能。 在技术层面上，这项工作涉及图像采集、预处理、特征提取与模式分类等步骤。其中，图像采集通过摄像头或其它传感器获取交通场景的图片；预处理包括噪声滤除和对比度增强等等操作；特征提取是从这些经过初步加工后的图象中抽取关键信息如形状、颜色及纹理特性；而模式分类则是将所提取得特征与已知标志进行匹配以实现识别。 未来的研究重点在于如何提高TSR系统的适应性和稳定性，以及提升其实时性能。由于交通环境的复杂多变性，系统需要能够应对不同的条件变化（例如光照改变或遮挡等）。因此，研究者们正致力于开发更为高效且鲁棒的技术来解决这些问题。 此外，在5G通信技术发展的背景下，远程监控和实时数据交换为交通标志识别提供了新的机遇。通过车辆与基础设施之间的互联互控可以更好地服务于无人驾驶及辅助驾驶技术，并进一步支持智能交通系统的发展。